сенсорное устройство ввода данных

Формула изобретения

Сенсорное устройство ввода данных, содержащее прозрачный сенсорный экран и расположенный за ним дисплей, соединенные с устройством управления, выполненное с возможностью случайного распределения символов и соответствующих им функций по наборному полю для каждого сеанса ввода кода, отличающееся тем, что между сенсорным экраном и дисплеем расположена накладка с выполненными в ней оптическими каналами, причем для каждого отображаемого на дисплее символа количество оптических каналов N выбрано из условия N 1, а длина каждого канала l удовлетворяет соотношению:

,

где q - максимальный линейный размер участка поля дисплея, открытого для обзора в оптическом канале, в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр оператора, мм;

h - максимальное отклонение оси оптического канала от центра наборного поля устройства, мм;

;

Q - линейный размер отверстия оптического канала со стороны сенсорного экрана в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр наблюдателя, мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для безопасного ввода персональной информации в электронные технические устройства, такие как банкоматы, электронные системы ограничения доступа и другие подобные устройства.

Известно сенсорное устройство ввода данных (RU 98104110 (A), МПК G06F 3/02, опубл. 27.12.99), содержащее сенсорную панель для рукописного ввода информации, средство воздействия на панель, средство для распознавания символов и устройство отображения введенной информации.

Недостатком этого устройства является то, что вводимая пользователем и отображаемая введенная информация доступна находящимся рядом посторонним лицам.

Известно сенсорное устройство ввода данных (US 6549194 (B1), МПК G06F 21/00; G07C 9/00; G07F 7/10, опубл. 15.04.2003), содержащее сенсорный экран, связанный с контроллером сенсорного экрана, который связан с процессором шифрования, расположенный за сенсорным экраном дисплей, электрически связанный с главным процессором, который имеет связь с контроллером сенсорного экрана. Устройство выполнено с возможностью случайного распределения символов и соответствующих им функций по наборному полю для каждого сеанса ввода кода.

Недостатком этого устройства является низкая секретность ввода персональных данных, так как они могут быть видны постороннему наблюдателю или попасть в поле зрения специальных технических средств, например скрытой видеокамеры.

Известно сенсорное устройство ввода данных (FR 2819067 (A1), МПК G06F 21/00; G07C 9/00; G07F 19/00; G07F 7/10, опубл. 05.07.2002), содержащее дисплей с функцией отображения случайно распределенных символов по наборному полю и связанный с ним сенсорный экран, на котором определены тактильные зоны, соответствующие случайно распределенным по дисплею символам.

Недостатком этого устройства является низкая секретность ввода персональных данных, так как они могут быть зафиксированы либо рядом находящимся посторонним лицом, либо с помощью специальных технических средств, например бинокля.

Известно сенсорное устройство ввода данных (EP0965961 (A1), МПК G06F 1/00; G06F 15/00; G06F 3/041; G06Q 10/00; G06Q 40/00; G07D 9/00; G07F19/00, опубл. 22.12.1999), выбранное в качестве прототипа, содержащее дисплей, размещенный поверх него сенсорный экран и соединенную с ними систему управления с функцией формирования на дисплее изображений наборного поля из клавиш, отличных друг от друга по расположению на дисплее или по форме или по расположению клавиш на наборном поле для каждого нового пользователя.

Недостатком данного сенсорного устройства ввода данных также является низкая секретность ввода кода, так как он может быть скопирован посторонним наблюдателем или с помощью специальных технических средств, например скрытой видеокамеры.

Задачей изобретения является повышение уровня секретности ввода персональных данных.

Поставленная задача достигается тем, что сенсорное устройство ввода данных, так же как в прототипе, содержит прозрачный сенсорный экран и расположенный за ним дисплей, соединенные с устройством управления, выполненное с возможностью случайного распределения символов и соответствующих им функций по наборному полю для каждого сеанса ввода кода.

Согласно изобретению между сенсорным экраном и дисплеем расположена накладка с выполненными в ней оптическими каналами, причем для каждого отображаемого на дисплее символа количество оптических каналов N выбрано из условия N 1, а длина каждого канала l удовлетворяет соотношению:

,

где q - максимальный линейный размер участка поля дисплея, открытого для обзора в оптическом канале, в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр оператора, мм;

h - максимальное отклонение оси оптического канала от центра наборного поля устройства, мм;

;

Q - линейный размер отверстия оптического канала со стороны сенсорного экрана в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр наблюдателя, мм.

На фиг. 1 представлен случай, когда оптический центр оператора (точка О_о) расположен напротив середины наборного поля сенсорного устройства ввода данных (точка s). Ось оптического канала, наиболее удаленного от середины s наборного поля сенсорного устройства ввода данных, смещена на расстояние h от О_о-s, проходящей через оптический центр оператора О_о. Из геометрических соотношений, приведенных на фиг. 1, следует, что изображение части символа а-б для оптического канала, наиболее удаленного от середины s наборного поля сенсорного устройства ввода данных, будет полностью видно оператору при условии:

, (1)

где l - длина оптического канала, мм;

L_o - расстояния от оптического центра оператора О_о до плоскости наборного поля устройства, мм;

Q - линейный размер верхнего отверстия оптического канала в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр оператора, мм;

q - максимальный линейный размер участка поля дисплея, открытого для обзора в оптическом канале, в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр оператора, мм;

h - максимальное отклонение оси оптического канала от центра наборного поля сенсорного устройства ввода данных, мм.

Когда оптический центр стороннего наблюдателя (точка О_н) расположен на расстоянии H (фиг. 2) от середины s наборного поля устройства в плоскости v-w, параллельной плоскости s-r наборного поля, из геометрических соотношений следует, что изображение части символа на участке а-б для оптического канала, наиболее близкого к наблюдателю и наиболее удаленного от середины наборного поля, будет полностью невидно стороннему наблюдателю при условии:

, (2)

где L_н - величина расстояния от оптического центра наблюдателя до плоскости наборного поля устройства, мм;

H - минимальное отклонение оптического центра наблюдателя от центра наборного поля устройства в плоскости, параллельной плоскости наборного поля, мм.

Анализ выражений (1), (2) показывает, что оба требования к длине оптических каналов могут быть выполнены одновременно, если обеспечить соотношение ряда геометрических размеров в соответствии с выражением:

(3)

где m - коэффициент превышения линейного размера Q верхнего отверстия оптического канала над линейным размером q в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр наблюдателя;

Q - линейный размер верхнего отверстия оптического канала в плоскости, проходящей через ось оптического канала и оптический центр наблюдателя, мм.;

- отношение величины расстояния от оптического центра оператора L_o до плоскости наборного поля устройства к величине расстояния от оптического центра наблюдателя L _н до плоскости наборного поля.

Воспользовавшись выражениями (1), (2), (3) можно определить размеры наборного поля устройства ввода (характеризуются параметром h), поперечные сечения раздельных оптических каналов (характеризуются параметрами q, Q) и длину оптических каналов l, обеспечивающих скрытный от постороннего наблюдателя набор кода оператором при возможных вариантах расположения оператора и стороннего наблюдателя относительно наборного поля устройства (характеризуются параметрами L _o, L_н, H).

Исходя из вероятного приближения стороннего наблюдателя к оператору можно принять параметр Н равным 500 мм. Принимая во внимание, что при прочих равных геометрических параметрах наибольшая величина нижней границы длины оптического канала достигается при максимальном расстоянии от оптического центра наблюдателя до плоскости наборного поля устройства ввода L_н.max, которое для человека составляет около 600 мм, а минимальная величина верхней границы длины оптического канала достигается при минимальном расстоянии от оптического центра оператора до плоскости наборного поля устройства ввода L_o.min, которое для человека составляет около 450 мм, выражения (1), (2), (3) можно преобразовать к виду:

(4)

(5)

(6)

Следовательно, используя зависимости (4), (5), (6) можно определить основные конструктивные размеры наборного поля устройства ввода и оптических каналов для достижения секретности ввода персонального кода-идентификатора пользователем электронных технических устройств.

Использование накладки с оптическими каналами позволяет добиться эффекта сокрытия символов при заданном угле обзора, поскольку часть символа перекрывается непрозрачными стенками оптических каналов. При этом пользователь может выполнять ввод требуемой последовательности знаков кода, который не может быть виден стороннему наблюдателю. Увидеть символ в этом случае возможно лишь при меньшем угле обзора, что повышает секретность ввода персональных данных пользователя.

На фиг. 1 представлен вариант расположения оптического центра оператора на границе зоны обзора участка символа, наиболее удаленного от середины наборного поля сенсорного устройства ввода данных.

На фиг. 2 приведен вариант расположения оптического центра стороннего наблюдателя на границе зоны невидимости символа, наиболее удаленного от середины наборного поля сенсорного устройства ввода данных.

На фиг. 3 изображено возможное размещение изображений символов на наборном поле сенсорного устройства ввода данных перед выполнением операции ввода кода.

На фиг. 4 приведена конструкция сенсорного устройства ввода данных.

На фиг. 5 показано возможное размещение изображений символов на наборном поле сенсорного устройства ввода данных при повторном выполнении операции ввода кода.

На фиг. 6 изображен наиболее удаленный от оптического центра оператора участок дисплея, вариант накладки с несколькими оптическими каналами на один символ.

На фиг. 7 показан наиболее приближенный к оптическому центру стороннего наблюдателя участок дисплея, вариант накладки с несколькими оптическими каналами на один символ.

Сенсорное устройство ввода данных содержит дисплей 1, на котором отображено наборное поле 2 (фиг. 3, 4). Над дисплеем 1 размещена накладка 3 со сквозными оптическими каналами 4, через которые видны участки дисплея 1 с символами 8.

Стенки 5 оптических каналов 4 выполнены непрозрачными (фиг. 4), например, в виде вставок из тонкого непрозрачного материала. Над накладкой 3 размещен прозрачный сенсорный экран 6. Устройство управления 7 электрически связано с дисплеем 2, сенсорным экраном 6 и внешним электронным устройством, например электронно-вычислительной машиной банкомата (не показана).

В качестве дисплея 1 может быть использована любая известная конструкция его выполнения, например жидкокристаллическая, светодиодная, знакосинтезирующая, газоразрядная, проекционная, электронно-лучевая и другая.

Накладка 3 со сквозными оптическими каналами 4 может быть выполнена из непрозрачного материала или из прозрачного материала, но с непрозрачными стенками 5 оптических каналов 4. Накладка 3 может быть сформирована из отдельных оптических каналов с помощью разборных (защелки) или неразборных (склеивание, сварка) способов соединений. На фиг. 4 показана накладка 3 с одним оптическим каналом, приходящимся на зону, ассоциированную с одним символом. На фиг. 3, 5 изображена накладка с 36 оптическими каналами, приходящимся на каждую из зон, ассоциированных с одним из символов. Длину оптических каналов выбирают исходя из размеров символов и наборного поля сенсорного устройства ввода, используя выражения (4) - (6). Увеличение числа оптических каналов 4, приходящихся на каждый символ 8, сопровождается уменьшением длины l оптических каналов 4, необходимой для обеспечения требуемого угла обзора символов 8 и, соответственно, секретности ввода кода, что позволяет снизить габариты предлагаемого сенсорного устройства ввода данных. Поперечное сечение оптических каналов 4 может быть различным, например прямоугольным, треугольным, шестигранным, восьмигранным и другим.

В качестве прозрачного сенсорного экрана 6 может быть использована любая известная конструкция его выполнения, например резистивная, емкостная, проекционно-емкостная, поверхностно-акустическая и другая. Сенсорный экран 6 может иметь вандалоустойчивое исполнение с дополнительным защитным стеклом. Устройство управления 7 представляет из себя электронную схему с микропроцессором и соответствующим программным обеспечением.

Предложенное сенсорное устройство ввода данных может располагаться как в одном корпусе с внешним электронным устройством (банкомат, платежный терминал), так и отдельно (выносная клавиатура кодового замка, ЭВМ).

При использовании предлагаемого сенсорного устройства ввода данных оператор размещается напротив наборного поля 2 сенсорного устройства ввода данных с ограниченным углом обзора изображений символов 8 в зоне их свободного обзора через оптические каналы 4 накладки 3 на дисплее 1 напротив середины s наборного поля 2 устройства ввода (фиг. 1, 6). Геометрические параметры оптических каналов 4 обеспечивают обзор частей символов на дисплее 1 даже в наиболее удаленных оптических каналах от середины наборного поля сенсорного устройства ввода данных (точка s) при размещении оператора напротив наборного поля (оптический центр оператора в точке О_о), как это показано на фиг. 6. Большая часть участков символов 8 на дисплее 1 не видна стороннему наблюдателю, находящемуся рядом с оператором (оптический центр наблюдателя в точке О_н), даже в наиболее приближенных к наблюдателю каналах 4, как это изображено на фиг. 2, 7. Оператор выполняет предварительные процедуры, предшествующие вводу кода (распознавание пластиковой карты, запуск процесса ввода кода и т.п.).

После этого устройство управления 7 произвольным образом формирует расположение изображений символов 8 на дисплее 1, которым присваиваются функции, соответствующие отображенным на дисплее 1 изображениям символов 8, например, как это представлено на фиг. 3.

Затем оператор нажимает требуемую последовательность символов кода, например 7018, на сенсорном экране 6 (нажимаемые при этом участки выделены цветом на фиг. 3). Сенсорный экран 6 передает информацию о координатах нажатий в устройство управления 7, которое производит сопоставление каждой нажатой пользователем зоны 9 сенсорного экрана 6 с расположенным за накладкой 3 с оптическими каналами 4 символом 8 и присвоенной ему функцией. Далее устройство управления 7 выполняет шифрование сигналов о введенных пользователем данных и их передачу во внешние электронные устройства (банкомат, электронный кодовый замок и т. д.), использующие предложенное сенсорное устройство в качестве средства ввода.

Сторонний наблюдатель, расположенный вне зоны свободного обзора изображений символов 8 (фиг. 2, 7), видит лишь внутреннюю поверхность стенок 5 оптических каналов 4 на участке а-е, лежащем вне зоны, содержащей основную информацию о символах 8 на дисплее 1. Сторонний наблюдатель фиксирует лишь размещение нажимаемых зон 9 на сенсорном экране 6 (выделены цветом на фиг. 3) и последовательность их нажатия, но не может сопоставить размещение нажимаемых на сенсорном экране зон с изображениями символов 8.

При попытке сторонним наблюдателем воспроизвести ввод кода 7018 он запускает новый процесс ввода кода, после чего устройство управления 7 произвольным образом формирует расположение изображений символов 8 на дисплее 1 и им присваиваются функции, соответствующие изображениям символов 8, например, как это показано на фиг. 5. Причем расположение изображений символов 8 на наборном поле 2 (фиг. 5) в данном случае не будет совпадать с предыдущим расположением изображений символов 8 (фиг. 3). Следовательно, набор наблюдаемой ранее последовательности нажимаемых символов 8 не даст желаемого результата - ввода правильной последовательности символов. В этом случае будет набран номер 20_7, который не соответствует требуемому коду. Для набора правильного кода 7018 на вновь сформированном наборном поле 2 сенсорного устройства ввода данных (фиг. 5) следует нажимать участки 9 сенсорного экрана 6, выделенные цветом, причем в требуемой последовательности, что не может быть заранее известно стороннему наблюдателю.

Предлагаемое сенсорное устройство ввода данных позволяет добиться увеличения секретности ввода персональных данных пользователя при работе с электронными техническими устройствами.