RU2218866C2 - Device for recording papillary pattern - Google Patents
Device for recording papillary pattern Download PDFInfo
- Publication number
- RU2218866C2 RU2218866C2 RU2002100796A RU2002100796A RU2218866C2 RU 2218866 C2 RU2218866 C2 RU 2218866C2 RU 2002100796 A RU2002100796 A RU 2002100796A RU 2002100796 A RU2002100796 A RU 2002100796A RU 2218866 C2 RU2218866 C2 RU 2218866C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prism
- face
- facet
- angle
- photodetector elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Image Input (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники, в частности к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых правоохранительными органами. The present invention relates to the field of optical imaging using computer technology, in particular to devices for fingerprint cards used by law enforcement agencies.
Известны аналоги предлагаемого изобретения, например система для формирования изображения отпечатка пальца в процессе его прокатки по поверхности призмы (патент США 3482498, МПК G 03 B 29/00, опубл. 1969г.). В подобных схемах для слежения за перемещениями пальца по поверхности призмы используются электромеханические приспособления, регулирующие положение источника света для обеспечения оптимального угла подсветки. Приспособления приводятся в действие от механического упора на палец. Описанная схема не нашла применения из-за сложности механической части. Кроме того, более важным является то, что в этой схеме отсутствует контроль качества изображения. Known analogues of the invention, for example, a system for forming an image of a fingerprint during its rolling on the surface of the prism (US patent 3482498, IPC G 03 B 29/00, publ. 1969). In such schemes, to monitor the movements of the finger along the surface of the prism, electromechanical devices are used that adjust the position of the light source to ensure the optimal illumination angle. The fixtures are driven by mechanical finger rest. The described circuit did not find application due to the complexity of the mechanical part. In addition, more importantly, there is no image quality control in this circuit.
Известно также устройство регистрации отпечатков пальцев (заявка РФ 93002977/14, МПК6 А 61 В 5/117), содержащее призму, одна их граней которой освещена под углом полного внутреннего отражения источником света, проекционную оптическую систему в виде телескопической системы, фотоприемник, выполненный в виде прямоугольной матрицы фотоэлементов, и блок обработки изображения. Данное устройство выбрано в качестве прототипа как наиболее близкое к заявляемому. A fingerprint registration device is also known (RF application 93002977/14, IPC 6 A 61 B 5/117), containing a prism, one of its faces illuminated at an angle of total internal reflection by a light source, a projection optical system in the form of a telescopic system, a photodetector made in a rectangular matrix of photocells, and an image processing unit. This device is selected as a prototype as the closest to the claimed.
Недостатком прототипа является то, что он очень ограничен в выборе оптической схемы устройства. Так, по условиям удобства прокатки пальца по воспринимающей поверхности последняя должна быть расположена как можно ближе к краю конструкции (корпуса прибора), а сам край должен, по возможности, иметь характер "козырька", т.е. обращенная к пользователю (передняя) стенка должна быть наклонена в сторону пользователя. Это накладывает определенные ограничения на взаимное расположение элементов устройства. Дополнительные ограничения возникают также вследствие распространения входящих в призму и выходящих из нее световых пучков под углом около 45o к воспринимающей поверхности, расположенной горизонтально или почти горизонтально.The disadvantage of the prototype is that it is very limited in the choice of the optical circuit of the device. So, in terms of the convenience of rolling a finger along the receiving surface, the latter should be located as close as possible to the edge of the structure (device body), and the edge itself should, if possible, have the character of a “peak”, i.e. The (front) wall facing the user should be tilted towards the user. This imposes certain restrictions on the relative positioning of the elements of the device. Additional restrictions also arise due to the propagation of light beams entering and leaving the prism at an angle of about 45 ° to the sensing surface located horizontally or almost horizontally.
Практически единственно доступным источником освещения в прототипе является плоская панель светоизлучающих элементов (светодиодов) с рассеивателем между панелью и входной гранью призмы. При этом осветитель должен иметь минимальную толщину и быть расположен вплотную к призме, поскольку в противном случае воспринимающая поверхность (гипотенузная грань призмы) будет удалена от края прибора и прокатка пальца по ней станет неудобной, а то и невозможной. Almost the only available light source in the prototype is a flat panel of light-emitting elements (LEDs) with a diffuser between the panel and the input face of the prism. In this case, the illuminator should have a minimum thickness and be located close to the prism, since otherwise the receiving surface (hypotenuse face of the prism) will be removed from the edge of the device and rolling a finger along it will become inconvenient, if not impossible.
Данная схема освещения обладает рядом недостатков:
- в значительные краевые эффекты: освещенность воспринимающей поверхности заметно падает к краям. Для уменьшения этого эффекта приходится увеличивать размеры призмы, выводя края за пределы рабочей части воспринимающей поверхности;
- потери значительной части света, падающего на воспринимающую поверхность под углами, отличающимися от угла полного внутреннего отражения;
- низкая контрастность изображения диффузно освещенного объекта;
- вследствие распространения пучков света под углом к воспринимающей поверхности большие габариты устройства, либо наличие дополнительных элементов для разворота пучков в горизонтальную плоскость.This lighting scheme has several disadvantages:
- significant edge effects: the illumination of the perceptive surface drops markedly to the edges. To reduce this effect, it is necessary to increase the size of the prism, leading the edges beyond the boundaries of the working part of the perceiving surface;
- loss of a significant part of the light incident on the receiving surface at angles different from the angle of total internal reflection;
- low contrast image diffusely lit object;
- due to the propagation of light beams at an angle to the receiving surface, the large dimensions of the device, or the presence of additional elements for turning the beams into a horizontal plane.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание эффективной системы подсветки и повышения качества изображения, а также уменьшение габаритов устройства и уменьшение количества оптических элементов. The problem solved by the present invention is the creation of an effective system of illumination and improve image quality, as well as reducing the dimensions of the device and reducing the number of optical elements.
Достигается это тем, что
- призма имеет в сечении форму неравнобедренного прямоугольного треугольника, причем поверхностью, воспринимающей отпечатки пальцев, является меньшая из катетных граней;
- гипотенузная грань призмы может иметь зеркальное покрытие и составляет с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью угол 60-75o;
- большая катетная грань служит для входа в призму света и выхода его из призмы, а также для отражения света при распространении его внутри призмы.This is achieved by the fact that
- the prism has a cross-sectional shape of an isosceles right triangle, and the surface receiving fingerprints is the smaller of the cathete faces;
- the hypotenuse face of the prism may have a mirror coating and makes an angle of 60-75 o with the fingerprint surface;
- a large cathet face serves to enter the prism of light and exit it from the prism, as well as to reflect light when it propagates inside the prism.
Суть изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид устройства. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which presents a General view of the device.
Устройство для регистрации папиллярного узора содержит призму 1, имеющую в сечении форму неравнобедренного прямоугольного треугольника, катетная грань АВ которой служит воспринимающей отпечатки поверхностью, проекционную оптическую систему 2, источник света 4, систему фотоприемных элементов 3, расположенные в общем корпусе 6, и электронный блок обработки сигнала 5, электрически связанный кабелем 9 с системой фотоприемных элементов 3. Проекционная оптическая система 2, источник света 4 и система фотоприемных элементов 3 расположены перед большей катетной гранью ВС призмы 1. A device for registering a papillary pattern contains a prism 1 having the cross-sectional shape of an isosceles right triangle, the side of which AB serves as a fingerprint-receiving surface, a projection optical system 2, a light source 4, a system of photodetector elements 3 located in a common housing 6, and an electronic processing unit signal 5, electrically connected by cable 9 to the system of photodetector elements 3. The projection optical system 2, the light source 4 and the system of photodetector elements 3 are located in front of proc eed leg lateral side of the prism 1 sun.
Гипотенузная грань АС призмы 1 наклонена к воспринимающей поверхности (грань АВ призмы 1) под острым углом α. The hypotenous face of the AS prism 1 is inclined to the receiving surface (face AB of the prism 1) at an acute angle α.
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Ось светового пучка показана на фиг.1 штрихпунктирной линией. Световой пучок от источника 4 входит в призму 1 через грань ВС под углом, обеспечивающим минимальные потери (как правило, перпендикулярно). Отражение от грани АС призмы 1 поворачивает ось пучка так, что свет падает на грань ВС под углом, близким к углу полного внутреннего отражения. Для этого угол α выбирают в зависимости от коэффициента преломления материала призмы в диапазоне 60-75o.The axis of the light beam is shown in FIG. 1 by a dash-dot line. The light beam from the source 4 enters the prism 1 through the face of the aircraft at an angle that ensures minimal loss (usually perpendicular). Reflection from the face of the AS of prism 1 rotates the beam axis so that light falls on the face of the aircraft at an angle close to the angle of total internal reflection. For this, the angle α is selected depending on the refractive index of the prism material in the range of 60-75 o .
Поскольку на грань АС свет падает под углом, более крутым, чем угол полного внутреннего отражения, на грань АС для лучшего отражения света может быть нанесено зеркальное покрытие. На грани ВС свет претерпевает полное внутренне отражение и падает на воспринимающую поверхность грань АВ также под углом, близким к углу полного внутреннего отражения. Так как угол АВС прямой, пучок света, отраженный от грани АВ (и падающий после этого повторно на грань АС), направлен противоположно пучку, уходящему от грани АС после первого отражения входного пучка. Соответственно пучок, повторно отраженный от грани АС и выходящий после этого из призмы через грань ВС, направлен противоположно пучку, входящему в призму. То есть входящий в призму и выходящий из нее пучки параллельны и распространяются параллельно воспринимающей поверхности. Since light falls on the AC face at an angle steeper than the angle of total internal reflection, a mirror coating can be applied to the AC face for better light reflection. On the edge of the sun, the light undergoes complete internal reflection and falls on the perceiving surface face AB also at an angle close to the angle of total internal reflection. Since the angle ABC is right, the light beam reflected from the face AB (and then incident again on the face AC) is directed opposite to the beam leaving the face AC after the first reflection of the input beam. Accordingly, a beam that is repeatedly reflected from the face of the AC and then leaving the prism through the face of the aircraft is directed opposite to the beam entering the prism. That is, the beams entering and leaving the prism are parallel and propagate parallel to the receiving surface.
Проекционная система 2 формирует изображение воспринимающей поверхности на системе фотоприемных элементов 3. В тех точках воспринимающей поверхности 1, которые имеют контакт с папиллярными линиями пальца 7, полное внутреннее отражение нарушается (свет уходит в кожу и поглощается ею), что приводит к возникновению в плоскости фотоприемных элементов светотеневой картины, повторяющей линии папиллярного узора. Электрический сигнал с фотоприемников 3 передается кабелем 9 в электронный блок 5 (компьютер) для дальнейшей обработки. The projection system 2 forms an image of the sensing surface on the system of photodetector elements 3. At those points of the sensing surface 1 that are in contact with the papillary lines of the finger 7, total internal reflection is impaired (the light goes into the skin and is absorbed by it), which leads to the appearance of photodetectors in the plane elements of a black and white picture, repeating the lines of the papillary pattern. The electrical signal from the photodetectors 3 is transmitted by cable 9 to the electronic unit 5 (computer) for further processing.
Электронный блок обработки сигналов 5 может быть как совмещен в одном корпусе 6 с оптическими элементами 1, 2, 3, 4, так и выполнен отдельно. Поскольку вблизи угла С имеется "мертвая" зона, в которую не заходят световые пучки по пути от входа в призму до выхода из нее, для уменьшения габаритов призмы 1 она может быть усечена вблизи ребра С произвольным сечением. Усекаемая часть 8 призмы 1 на чертеже заштрихована. The electronic signal processing unit 5 can either be combined in one housing 6 with optical elements 1, 2, 3, 4, or it can be made separately. Since near the angle C there is a “dead” zone into which light beams do not enter along the path from the entrance to the prism to exit from it, to reduce the size of the prism 1, it can be truncated near an edge C with an arbitrary section. The truncated part 8 of the prism 1 in the drawing is hatched.
В оптической схеме отсутствуют принципиальные ограничения на расстояние от источника 4 до призмы 1. Поэтому источник 4 может содержать различные элементы: светоизлучатели, линзы, рассеиватели, светофильтры, пространственные фильтры и т.п. (не показаны) в любых сочетаниях, обеспечивающих оптимальную для решаемой задачи подсветку воспринимающей поверхности 1. Например, максимальную равномерность освещения воспринимающей поверхности АВ и высокую контрастность обеспечивает источник в виде малого (точечного) излучателя, расположенного в фокусе положительной линзы. Применение рассеивателей, расположенных на различном расстоянии от входной грани, позволяет "смягчить" контраст, применение масок позволяет регулировать распределение освещенности по полю и т.д. In the optical scheme there are no fundamental restrictions on the distance from the source 4 to the prism 1. Therefore, the source 4 may contain various elements: light emitters, lenses, diffusers, light filters, spatial filters, etc. (not shown) in any combination that provides optimal illumination of the perceiving surface 1 for the task at hand. For example, a source in the form of a small (point) emitter located at the focus of a positive lens provides the maximum uniformity of illumination of the perceiving surface AB and high contrast. The use of diffusers located at different distances from the input face allows you to "soften" the contrast, the use of masks allows you to adjust the distribution of illumination over the field, etc.
Поскольку распространение света в призме 1 носит обратимый характер, входная и выходная области грани ВС призмы 1 могут быть поменяны местами при соответствующем изменении расположения источника 4, проекционной системы 2 и системы фотоприемных элементов 3 (не показано). Since the propagation of light in prism 1 is reversible, the input and output regions of the face of prism 1 can be interchanged with a corresponding change in the location of source 4, projection system 2, and photodetector system 3 (not shown).
Таким образом, автором предложено достаточно простое и надежное устройство, позволяющее получить качественные отпечатки пальцев, используемые в дактилоскопии. Thus, the author proposed a fairly simple and reliable device that allows you to get high-quality fingerprints used in fingerprinting.
Предприятием-заявителем в 2001 году разработана рабочая документация и созданы серийные образцы устройства. In 2001, the applicant enterprise developed working documentation and created serial samples of the device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100796A RU2218866C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Device for recording papillary pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100796A RU2218866C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Device for recording papillary pattern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002100796A RU2002100796A (en) | 2003-09-20 |
| RU2218866C2 true RU2218866C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32065842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002100796A RU2218866C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Device for recording papillary pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2218866C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078637A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Futronic Technology Company Ltd | Anamorphotic system for reading papillary prints and method for using said system |
| WO2008008000A1 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-17 | Pavel Anatolievich Zaitsev | Fingerprint recording device |
-
2002
- 2002-01-08 RU RU2002100796A patent/RU2218866C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078637A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Futronic Technology Company Ltd | Anamorphotic system for reading papillary prints and method for using said system |
| WO2008008000A1 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-17 | Pavel Anatolievich Zaitsev | Fingerprint recording device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0155034B1 (en) | Rugged face reader | |
| US7460110B2 (en) | Dual mode touch system | |
| KR100429302B1 (en) | High contrast, low distortion optical acquisition system for image capturing | |
| US8860696B2 (en) | Integrated touch-sensing display apparatus and method of operating the same | |
| KR100469571B1 (en) | Method and apparatus for reduction of trapezoidal distortion and improvement of image sharpness in an optical image capturing system | |
| US9201524B2 (en) | Lensless optical navigation device for directing radiation via reflection by three total internal surfaces | |
| CA2193041A1 (en) | Mouse adapted to scan biometric data | |
| TW201713963A (en) | Optical apparatus | |
| TWM568429U (en) | Electronic apparatus and image capture module thereof | |
| TW201539330A (en) | Authentication device and prism body for authentication | |
| JP2003256768A (en) | Information code reader | |
| CN102483807A (en) | Imaging device having a prismatic element | |
| JPH09134419A (en) | Method for illuminating finger print and image pickup device for finger print | |
| RU2218866C2 (en) | Device for recording papillary pattern | |
| JPH08279035A (en) | Fingerprint input device | |
| US20050094128A1 (en) | Apparatus for reducing ambient light into an optical print scanner | |
| US10782455B2 (en) | Optical system using camera and light source of handheld device | |
| TWI583997B (en) | Display box | |
| RU2185096C1 (en) | Device recording papillary pattern | |
| JP3748107B2 (en) | Optical cord photographing device | |
| KR20010106703A (en) | Fingerprint scanner and fingerprint recognition system based on the difference of refractive index | |
| RU2190352C1 (en) | Device for recording papillary pattern | |
| JP3222659B2 (en) | Data symbol reading device | |
| CN214704658U (en) | Fingerprint imaging module and electronic equipment | |
| WO2001065466A2 (en) | Method and apparatus for detecting a color change of a live finger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080326 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100109 |