Brevet FR2674051A1 — publié le 19920918

DISPOSITIF D'IDENTIFICATION D'UNE PERSONNE, NOTAMMENT PAR DETECTION D'EMPREINTE DIGITALE. La présente invention se rapporte aux procédés qui permettent d'identifier les personnes en détectant des paramètres caractéristiques de son corps, notamment ses empreintes digitales, afin par exemple de l'autoriser à effectuer des opérations telles que des paiements avec une carte bancaire. Il est connu depuis longtemps de vérifier l'identité d'une personne en comparant ses empreintes digitales avec un modèle de ces mêmes empreintes préalablement archivées. Ce procédé est long et fastidieux. Il ne saurait donc être utilisé de manière courante pour des opérations répétitives telles que des paiements usuels. On a proposé dans un brevet américain n0 4,577,345 (inventeur Igor Abramov) un dispositif électronique permettant d'effectuer cette opération de manière automatique. Ce dispositif comprend une membrane déformable munie d'une multitude de petits contacts. Le doigt qui vient s'appuyer sur la membrane établit des contacts au niveau des crêtes des empreintes digitales. Ces contacts sont lus de manière matricielle et un dispositif de calcul électronique permet d'effectuer la comparaison avec des empreintes mémorisées. On peut douter de la possibilité d'obtenir une membrane assez fine, mais néanmoins assez résistante, pour se mouler dans les creux d'une empreinte digitale, sans former un pont entre les crêtes définissant ces creux. Pour surmonter cette difficulté, l'invention propose un dispositif d'identification d'une personne, du type comprenant des premiers moyens destinés à réagir au contact d'au moins une partie du corps de la personne à identifier pour délivrer un signal électrique caractéristique de cette personne, et des seconds moyens pour comparer ce signal caractéristique à un signal similaire préalablement enregistré et pour valider l'identification lorsque ces signaux concordent entre eux, ce dispositif étant principalement caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent un film piézo-électrique destiné à générer sous l'effet de la pression de la partie du corps une tension électrique variable en chaque point du film en fonction de la pression exercée sur celui-ci. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2, une vue en coupe partielle du dispositif de la figure 1; et - la figure 3, une vue partielle d'une variante du dispositif de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, une fine couche 101 d'un matériau piézo-électrique (du PVdF ou un de ses copolyméres par exemple) a été fixée sur un substrat semi-conducteur 109 comportant un réseau matriciel d'électrodes 110 permettant de collecter les charges générées par la couche 101. Les dimensions de ces électrodes inférieures, ainsi que la distance inter-électrodes, sont choisies de façon à ce que leur somme soit inférieure ou égale à la largeur minimale d'une crête ou d'une vallée (creux entre les crêtes) d'une empreinte digitale, soit environ 0,1 mm. Une méthode de dépôt de la couche 101 consiste à étendre une solution de polymére à l'aide de la technique dite de "la tournette", comme dans la fabrication des semi-conducteurs.Après séchage, on polarise ensuite la couche selon l'une des méthodes connues, par exemple par effet Corona, et on dépose enfin une électrode supérieure 102 (une couche d'aluminium pulvérisé par exemple), qui sert d'électrode de masse. La personne à identifier vient appuyer son doigt 106 sur l'électrode supérieure 102, ce qui produit par effet piézo-électrique dans la couche 101 des signaux qui sont recueillis par les électrodes inférieures 110 qui font partie intégrante d'un composant d'amplification réalisé par intégration dans le substrat semi-conducteur 109. La superposition directe de la couche piézo-électrique et du composant d'amplification permet ainsi de minimiser les effets de capacités parasites souvent provoqués par les fils de connexion. A ce stade, on peut déjà envoyer les signaux ainsi amplifiés vers des organes de traitement 103. Cependant, selon l'amplitude des signaux (qui dépendent de la nature du matériau piézo-électrique), on peut utiliser une variante du dispositif dans laquelle on utilise un signal "porteur" qui est modulé par les crêtes et les vallées de l'empreinte digitale. Pour cela, on excite la couche sensible 101 à l'aide d'un fin faisceau d'énergie rayonnée 107, des micro-ondes hyperfréquences ou des ultrasons par exemple, qui viennent balayer la surface supérieure de la couche, par exemple selon une trame semblable à celle d'un balayage d'image de télévision. Les moyens pour obtenir un tel faisceau et un tel balayage sont connus en eux-mêmes. Ils ont été représentés schématiquement sur la figure par une source ponctuelle colimatée 108, montée dans un cardan permettant de la faire osciller selon deux axes perpendiculaires XX' et YY' pour obtenir le balayage voulu. Dans la pratique, on utilisera bien sur des moyens moins rudimentaires, tels que par exemple des sources d'ultra-sons dérivées de celles utilisées dans les échographes médicaux, et qui permettent d'obtenir à la fois un faisceau très fin et un balayage très rapide par des moyens purement électroniques. Quel que soit le faisceau d'énergie rayonnée utilisée, on obtient sur les connexions 104 et 105 un signal qui est modulé par l'effet des crêtes papillaires des empreintes digitales du doigt 106. Dans le cas des ultra-sons par exemple, ce sont des variations de pression acoustique qui développent localement une tension électrique par effet piézo-électrique, et cette tension est plus ou moins importante selon qu'une crête papillaire exerce ou non une pression à l'endroit où passe le spot correspondant au faisceau 107. Dans le cas d'une onde hyperfréquence, c'est le champ piézo-électrique local qui vient se combiner avec le champ électrique de l'onde pour donner un signal.En soi, la nature de la modulation obtenue est sans importance, puisque ce sont ses variations qui seront caractéristiques de la répartition du champ de pression représentant les empreintes digitales et que, pour une technique donnée, le signal sera toujours reproductible. A ce stade, on constate l'intérêt d'utiliser une couche sensible mince pour éviter que les tensions développées ne diffusent en largeur dans l'épaisseur de la couche. Une bonne valeur de l'épaisseur consiste à prendre la largeur moyenne entre deux crêtes papillaires, soit environ 0,05 millimètres. De même, il est nécessaire d'avoir un spot relativement fin (même ordre de grandeur) sur la surface de la couche sensible et l'on utilisera éventuellement un dispositif de focalisation asservi au balayage, ce qui est connu dans l'art. On notera aussi que selon que le faisceau est plus ou moins fin dans son trajet à travers le doigt, s'il est focalisé en ayant donc une forme conique, la matière organique traversée (os, chair ...) apportera une modulation supplémentaire au signal recueilli.Là aussi, cette modulation est reproductible et procurera en fait un degré supplémentaire d'identification. Les signaux appliqués aux organes de traitement 103 y sont comparés à des signaux mémorisés obtenus préalablement à l'aide d'un même appareil sur les personnes à identifier ultérieurement. Selon le cas on pourra comparer le signal actuel à tous ceux mémorisés afin de repérer la personne dont il s'agit, ou ,le plus fréquemment, à un signal déterminé correspondant a priori à celui de la personne en cours d'identification, afin d'avoir une réponse simple OUI/NON. Le temps de traitement pourra être considérablement allongé dans le premier cas, en fonction du nombre de signaux mémorisés. Les moyens de comparaison des organes 103 sont du type de ceux actuellement bien connus dans le traitement et la comparaison des images. Ils fonctionnent par exemple par corrélation, ce qui permet d'éliminer, ou du moins de réduire considérablement, les problèmes de centrage et d'orientation du doigt sur la couche sensible. Plus particulièrement, ces moyens seront semblables à ceux décrits par Abramov dans le brevet US cité plus haut, l'invention décrite dans la présente demande résidant essentiellement des les organes de détection des empreintes. A titre de variante simplifiée, on peut, comme représenté en figure 2, utiliser une couche sensible 202 de plus grandes dimensions sur laquelle la personne à identifier peut appliquer toute sa main 206. Cette couche sera par exemple appliquée sur un comptoir, celui d'une banque par exemple, pour identifier rapidement, voire discrètement, les clients. Des moyens non représentés sur la figure permettent éventuellement de balayer la surface de cette couche de la même manière que dans l'exemple de réalisation précédent et d'obtenir un signal caractéristique de la main, puis d'identifier ces signaux, et donc la personne à laquelle appartient la main. L'expérience a montré que la forme de la main permet une identification suffisamment efficace pour être utilisée dans des cas courants ne nécessitant pas une sécurité très élevée. Le cas échéant, on peut effectuer une simple présélection de façon à pouvoir faire porter l'identification finale par d'autres moyens plus efficaces mais plus longs à mettre en oeuvre, ou plus coûteux, tels qu'une identification visuelle ou même l'usage d'un dispositif selon le premier mode de réalisation. La simplification de ce deuxième mode de réalisation réside dans la possibilité d'utiliser un faisceau d'énergie rayonnée plus large puisqu'il ne nécessite pour déterminer le contour de la main qu'une résolution nettement plus faible que dans le cas des empreintes digitales. Dans ces conditions, les organes de génération, de focalisation et de balayage du faisceau d'énergie rayonnée peuvent être beaucoup plus simples, et donc moins cofiteux.I1 en est de même pour les organes d'amplification et de traitement des signaux obtenus, puisque les paramètres qui définissent le contour d'une main sont beaucoup moins nombreux que ceux qui définissent une empreinte digitale.En outre, on pourra éventuellement fixer la position de la main de manière beaucoup plus constante, par exemple avec des ergots 210 venant s'appuyer dans les creux des doigts et contre les extrémités de ceux-ci. Ceci réduit encore plus les besoins de traitement du signal obtenu et donc la taille et le coùt du matériel utilisé. A titre de perfectionnement, on pourra aussi utiliser l'effet pyro-électrique présenté par un grand nombre de matériaux utilisables dans la couche sensible, notamment par les polyméres piézo-électriques du type PVDF. En effet, le pouce, ou la main, étant à une température constante, légèrement inférieure à 370C, vont induire par effet pyro-électrique une modification du signal obtenu, qui se traduira essentiellement par un décalage du niveau continu de ce signal. En utilisant alors dans les moyens de traitement du signal des moyens de détection de ce niveau continu, par exemple des circuits à seuil, on pourra déterminer que le doigt 106, ou la main 206, est bien celui d'une personne vivante et qu'il est nu. Ceci permet d'éviter une fraude consistant à utiliser un organe moulé, ou un gant sur lequel ont été reportées les empreintes digitales. La manière la plus simple pour mémoriser les données correspondant à une personne déterminée, consiste à prévoir une mémoire de taille suffisante dans les organes 103, et à faire fonctionner l'appareil dans un premier temps en mémorisation à partir du doigt, ou de la main, de la personne, elle-même identifiée par d'autres moyens (carte d'identité ...). On évite ainsi une grande partie des problèmes de reproductibilité et d'étalonnage, mais on est essentiellement lié à un appareil unique. Ceci est gênant dans des applications telles que les usages bancaires où les guichets sont multiples. Par ailleurs, on peut avoir rapidement besoin d'une mémoire de très grande capacité, envisageable mais de consultation lente (bande magnétique, par exemple). La manière la plus simple d'éviter ces problèmes est de mémoriser les données dans une carte, du type "à puce" par exemple, elle-même sécurisée par les procédés connus. Le porteur introduit alors sa carte dans un lecteur faisant partie des organes 103 et appuie son doigt sur la couche 101. Si les données coïncident, le porteur est identifié. Les techniques de protection actuelles sont largement suffisantes pour interdire la programmation d'une carte vierge avec un appareil selon l'invention détournée par un fraudeur. A titre de perfectionnement, on peut également déposer la couche sensible sur une partie de la carte et utiliser les circuits de celle-ci pour effectuer au moins une partie du traitement du signal obtenu. Ce perfectionnement limite considérablement les problèmes d'hygiène et d'usure de la couche sensible. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'identification d'une personne, du type comprenant des premiers moyens destinés à réagir au contact d'au moins une partie du corps de la personne à identifier pour délivrer un signal électrique caractéristique de cette personne, et des seconds moyens pour comparer ce signal caractéristique à un signal similaire préalablement enregistré et pour valider l'identification lorsque ces signaux concordent entre eux, caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent un film piézo-électrique (101) destiné à générer sous l'effet de la pression de la partie du corps (106) une tension électrique variable en chaque point du film en fonction de la pression exercée sur celui-ci. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent un substrat semiconducteur (109) sur lequel est disposé un ensemble matriciel d'électrodes (110) destinées à recueillir les signaux correspondant aux différentes valeurs de la tension électrique générée par le film piézo-électrique. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troisièmes moyens (108) pour détecter cette tension électrique. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les troisièmes moyens (108) permettent de délivrer un faisceau d'énergie rayonnée (107) et de balayer la surface du film piézo-électrique (101) avec ce faisceau d'énergie rayonnée en excitant le film pour délivrer un signal électrique fonction de l'effet piézo-électrique produit en chaque point par la pression de la partie du corps (106). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le faisceau d'énergie rayonnée (107) est un faisceau d'ultra-sons. 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le faisceau d'énergie rayonnée (107) est un faisceau de micro-ondes hyperfréquences. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les troisièmes moyens (1.08) permettent de focaliser le faisceau d'énergie rayonnée sur la surface du film piézo-électrique (101). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film piézo-électrique (201) est en outre pyro-électrique et que les seconds moyens (103) permettent de détecter la composante du signal électrique correspondant à l'effet pyro-électrique provenant de la partie du corps qui s'appuie sur le film. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que le signal similaire préalablement enregistré est mémorisé dans une carte "à puce" destinée à être lue par les seconds moyens (103). 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le film piézo-électrique (101) est déposé sur une carte "à puce" destinée à être lue par les seconds moyens (103). 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est adapté à détecter au moins une empreinte digitale (106). 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est adapté à détecter au moins le contour d'une main (206).