WO2000039744A1 - Device for identifying a person - Google Patents

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WO2000039744A1
WO2000039744A1 PCT/EP1999/010385 EP9910385W WO0039744A1 WO 2000039744 A1 WO2000039744 A1 WO 2000039744A1 EP 9910385 W EP9910385 W EP 9910385W WO 0039744 A1 WO0039744 A1 WO 0039744A1
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light
finger
support surface
sensor unit
light source
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PCT/EP1999/010385
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Hans Jürgen PÖHS
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Delsy Electronic Components Ag
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13Sensors therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117Identification of persons
    • A61B5/1171Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting

Definitions

  • the present invention relates to a device for personal identification by means of at least one fingerprint with at least one light source for illuminating and / or for illuminating the front region of a finger by means of light pulses and with at least one fiber-optic finger support surface for taking an optical image of the fingerprint, through which finger support surface the optical image can be transported to at least one sensor unit in which the optical image can be converted into electrical signals, the at least one light source being arranged laterally next to the finger support surface and the light from the light source in the direction of that facing away from the sensor unit for laying on the front area of the finger provided side of the finger support surface can be radiated.
  • Devices of this type are used to record and process fingerprints and can be used in any areas in which personal identification is necessary. Examples in this context include the field of computer technology, entry systems, criminalistics, medicine, protection systems in general, and the banking and finance sector.
  • This device contains an optical fiber bundle, at the two ends of which an entry surface and an exit surface are formed.
  • An illumination device emits irradiation light in such a way that a light pattern is formed corresponding to a convex part of an object in contact with the entry surface and corresponding to a concave part of the object out of contact with the entry surface.
  • an angle of incidence of the irradiation light is obtained which is greater than a critical angle at an interface between a core part of a respective optical fiber of the optical fiber bundle and the air, it is possible to have a total reflection at the entrance surface apart from contact with the concave part of the object and at the Entry surface in contact with the convex part of the object to achieve no total reflection, which results in reflection light with a light pattern corresponding to an irregular pattern.
  • the resulting light pattern is entered into a photoelectric conversion device via the exit surface and converted into electrical information by the latter.
  • the object of the present invention is to develop a generic device for personal identification in a manner which enables adequate, reliable results in the front area of the finger to be brought out with timely results, and in which both the personal identification device completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified and with which ultimately good and reliable results can always be achieved regardless of the ambient light conditions.
  • the duration and / or the intensity of the light pulses emitted by the at least one light source can be regulated as a function of the ambient light conditions.
  • At least one control means for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses is preferably provided in the device according to the present invention.
  • this control means a continuous or temporary measuring method can be carried out, with which a permanently good image quality can be determined and with which, if necessary, optimal saturation can be achieved by means of short-term light pulses, matched to contrast and depth of field, the short-term light pulses in their duration and / or in their Intensity are dosed exactly to the actually required amount of light.
  • the control means has: at least one detection module for detecting the ambient light conditions, the detection module being able to be embodied uniformly with the sensor unit and / or as part of the sensor unit; at least one evaluation module for determining the duration and / or the intensity of the light pulses in adaptation to those detected by the detection module Ambient light conditions, wherein the evaluation module can be formed uniformly with at least one evaluation unit and / or as part of at least one evaluation unit, which is preferably arranged downstream of the sensor unit; and at least one memory module for storing threshold values intended for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses, the memory module being able to be embodied uniformly with at least one memory unit and / or as part of at least one memory unit which is preferably arranged downstream of the sensor unit .
  • the mode of operation and function of the control means is, for example, such that the detection module detects the respective
  • Ambient light conditions are detected, these are evaluated and analyzed in the evaluation module, and a comparison is made in the evaluation module with predetermined threshold values stored in the memory module.
  • the light source which is connected to the control means and here in particular to the evaluation module, is then addressed by the control means, the duration and / or the intensity of the light pulses emitted by the light source being adapted to the ambient light conditions determined.
  • the light pulses can be designed dynamically and adaptively both in terms of their duration and their intensity, so that they can be used for any type of ambient light (e.g. strong sunlight, weak sunlight, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, ...) to provide the necessary light irradiation and thus to obtain a high-contrast and deep image of the fingerprint.
  • ambient light e.g. strong sunlight, weak sunlight, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, Certainly to provide the necessary light irradiation and thus to obtain a high-contrast and deep image of the fingerprint.
  • the adaptive light control illuminances from zero lux to about 40,000 lux can be realized, the latter illuminance value roughly corresponding to direct sunlight.
  • the results that can be achieved with this adaptive light control have a contrast and depth of field increase of up to about eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, the type of light control according to the invention having the advantage that it changes the amount of light required in a time range of less than with changing lighting conditions can dose and provide one hundred milliseconds, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
  • the advantage of the present device which is essential to the invention, is therefore to be seen in the "intelligent control" which, as it were, self-adjusts the amount of light irradiated and calculates it separately for each area around the object to be illuminated, ie around the front area of a finger and makes it available so that overexposure or underexposure is excluded with a probability bordering on certainty.
  • constant lighting units such as those used in conventional devices for Personal identification by means of at least one fingerprint are provided, the further disadvantage that the amount of light provided by them cannot be emitted object-related, i.e. a ten millimeter strong object is illuminated with the same amount of light as a five millimeter strong object, resulting in blurring and also partial overexposure result.
  • the present invention enables the uniform illumination of an object, for example the front region of a finger, regardless of the strength of the object, which may also have a more or less strong light conductivity or a more or less strong reflectivity , as well as regardless of whether this object is now illuminated frontally, laterally and / or from the rear by stray light. Accordingly, it does not matter in the present invention at what angle and from which point light is irradiated onto the object to be illuminated; only the duration and / or the intensity of the additional light required is to be regulated individually for each area.
  • the control means can also be designed as at least one digital signal processing unit (DSP digital signal processor) and / or as at least one microcontroller.
  • DSP digital signal processor digital signal processor
  • control means provided for the implementation of the adaptive light control in accordance with an expedient embodiment has at least one detection module, at least one evaluation module and at least one memory module. If the detection module is now preferably configured uniformly with the sensor unit and / or as part of the sensor unit, the photosensitive surface and / or the photosensitive layer of the sensor unit can use the adaptive light control to a certain extent self-regulate the amount of light required for each of its areas request what works particularly well if the evaluation module of the control means is designed uniformly with the evaluation unit and / or as part of the evaluation unit.
  • Personal identification by means of at least one fingerprint cannot do this because such known devices - if at all - regulate the incident light inflexibly and rigidly for the entire area of the sensor unit; in contrast, only the adaptive light control is able, for each area of the surface and / or the layer of the sensor unit, in view of the Ambient lighting conditions to calculate the amount of light required in terms of duration and / or intensity in the evaluation module with regard to optimal saturation and to deliver it immediately.
  • ALR or ALC adaptive light control
  • the background of this particularly advantageous further development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger are neither uniform nor constant over the entire width of the optical image, but are lower in the central areas of the optical image than in the Edge areas of the optical image is, which is connected among other things with the fact that the at least one light source is arranged laterally next to the finger support surface and that the light from the light source in the direction of the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front region of the finger is radiated.
  • the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image can be greater, and in this case, for example, about a factor of 2 to 3 larger than the amplification of the electrical signals in the peripheral regions of the optical image his.
  • Such electronic modulation by means of variable amplification factors can be carried out in every line of the optical image.
  • the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the lateral areas can be compensated in an elegant, electronically accomplished manner, the gain being selectable over the different areas of the optical image, that the output signal, which is directly proportional to the product of the respective scattered light intensity / contrast and the respective amplification factor, is of approximately constant intensity; This technical measure significantly improves the quality of the results that can be obtained with the present device.
  • the present device which is essential to the invention, it is designed for the transition to an idle state.
  • an advantage because in such applications the electrical voltage required to operate the device is mostly obtained from batteries, optionally also with the help of solar collectors, so that potential savings in this regard are highly welcome by providing the device in a state of rest.
  • the at least one light source fulfills an important function in the adaptive light control in the context of the present invention. It should be taken into account here that for the purpose of uniform illumination of the front area of the finger, in most practical applications, more than one light source is provided, for example two light sources or in particular four light sources, which can be arranged symmetrically to one another and / or which can be arranged laterally or annularly, in this case in particular essentially evenly distributed in order the finger support surface can be arranged around.
  • the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source can be selectively regulated in adaptation to the ambient light conditions;
  • the light falls on the front area of the finger essentially from the side, with at least part of the light entering the inside of the finger penetrates the front area of the finger and is scattered there, the scattering taking place essentially in all directions, including in the direction of the fiber-optic finger support surface; the present invention is therefore based to a certain extent on the transmitted light technology, that is to say the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.
  • the skin strips or papillary lines In that, during the process of personal identification, the surface of the front area of the finger bearing the skin strips or papillary lines rests on the finger support surface, the skin strips or papillary lines "close” in places the inputs of the fibers of the finger support surface, so that in these areas of the areas closed by the skin strips or papillary lines fiber-optic finger rest surface, so-called passage light that is scattered in the interior of the front region of the finger, or only very little, reaches the finger rest surface.
  • the sensor unit which preferably has at least one photosensitive surface and / or at least one photosensitive layer, so that an extremely sensitive instrument for identifying People is provided on the basis of the fingerprint, in particular on the areas of the skin strips or papillary lines and on the areas between the skin strips or papillary lines.
  • the recorded optical image of the fingerprint thus passes through the fibers of the finger support surface into the sensor unit downstream of the finger support surface and is then analyzed and processed by means of the evaluation unit which is preferably downstream of the sensor unit.
  • the data and information obtained during the analysis and during processing can preferably be collected and stored in at least one storage unit downstream of the sensor unit.
  • both the device according to the present invention is completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified, since this person only touches the front area of his finger in a psychologically favorable manner Place the finger rest, but does not have to put the finger in a cavity or in an opening.
  • the design for life detection (so-called "life support”) is to be mentioned, that is to say with the present invention because of the differences in brightness between the areas of the skin strips or papillary lines and the areas between the skin strips or papillary lines it is possible to observe or examine whether the illuminated object, for example the front area of the finger, is alive, that is to say, for example, through which blood flows and / or has a pulse.
  • the device according to the present invention can be designed, for example, by comparing the results obtained for the two different wavelengths to determine the oxygen saturation in the blood of the front region of the finger.
  • a person could only be identified as authenticated or authorized if his or her current pulse rate deviates up or down from the stored pulse rate by no more than ten percent; the pulse frequency thus becomes a further criterion for personal identification.
  • EKG electrocardiogram
  • the device according to the present invention can also be used to determine optical images whose degree of sharpness is so high that even the sweat glands located in the front area of the finger, which are arranged differently in a person-specific manner, are clearly and clearly recognizable, so that within the scope of the operation of the present device there is the possibility of also using the sweat glands for person identification.
  • the light source is arranged on the side of the finger support surface facing the sensor unit. This is a sufficient prerequisite for the light from the light source to be able to be emitted in the direction of the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger, i.e. the front area of the finger of the person to be identified is illuminated from the side below.
  • the light source can expediently be arranged laterally spaced from the sensor unit.
  • This structural separation of the light source and sensor unit is recommended insofar as, in order to achieve correct operation of the device, it should be avoided that light gets directly from the light source into the sensor unit; rather, only light should get into the sensor unit, which preferably operates on a semiconductor basis, in particular on a silicon basis, which was previously scattered in the interior of the front area of the finger and consequently carries information with regard to the skin strips or papillary lines, that is to say with regard to the fingerprint.
  • the light from the light source can be laterally irradiated onto the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger.
  • This development is particularly suitable when the light source is preferably arranged laterally next to or already just on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit; in this development, the light source can also be arranged to lie horizontally and emit the light "flat" onto the front area of the finger.
  • the light source can be designed as a pulsed light source, which is designed for the emission of pulsed light, so that the device according to the present invention can, for example, also be battery-operated as a result of the pulsed, precisely metered light.
  • a significant reduction in the current required to operate the device according to the present invention can be achieved because the ambient light can be used and the additionally required light can be precisely metered by means of the adaptive light control.
  • the pulse duration of the emitted light pulses advantageously ranges from almost zero milliseconds to approximately ninety milliseconds.
  • the device can have at least one pulse generator unit for controlling the light source have, the pulse generator unit is expediently arranged between the light source and at least one control element for the sensor unit.
  • At least one display device is provided for displaying the different operating states of the device.
  • the display device can expediently have at least one single-color or different-colored light display which signals the various operating states of the device (for example green light: “device is ready for person identification” or “device has properly identified person”; red light: “device is not for Personal identification ready “or” Device did not correctly identify person ").
  • the present invention is to be designed in a particularly elegant and / or compact manner in this context, it is advisable to integrate the display device into the light source and / or to design the display device and the light source uniformly.
  • the display device can also use the various operating states of the device in accordance with an advantageous alternative or additional embodiment signal by at least one flashing and / or pulsating light signal.
  • the light source is followed by at least one optical system.
  • an optical system has a certain protective function, that is to say the optical system prevents the person who can be identified by means of his fingerprint from touching the sensitive and easily damaged light source when placing the front area of the finger on it.
  • the optical system is designed to deflect the light emitted by the light source onto the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and / or the light emitted from the light source on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit uniformly and / or to distribute diffusely.
  • the optical system is preferably at least one filter, at least one lens, at least one prism, at least one Light guide, designed as at least one light guide element and / or as at least one mirror, the use of the aforementioned optical elements being used alone or in combination, for example, depending on the available space or the required degree of illumination.
  • Plastic is an inexpensive and robust material that has convincing optical properties, particularly in a transparent version.
  • At least the side of the optical system facing away from the light source is coated with at least one material which is transparent to the light of the light source, in particular material which is transparent to infrared light and / or visible light is.
  • a finger guide which can be designed, for example, in the form of a "finger shoe" substantially simplifies the handling of the device not only in psychological but also in practical terms for a user of the device, for example a person to be identified, since the person to be identified instinctively detects through the arrangement of the finger guide, in which position and at which point the front area of the finger is to be placed on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit for detecting the fingerprint.
  • the optical system as a finger guide.
  • the advantages of finger guidance namely, among other things, ensuring an optimal placement of the front area of the finger for capturing the fingerprint
  • the advantages of the optical system namely, among other things, the function as a deflection component for the light generated and the Ensure a clean, uniform illumination of the front area of the finger to be illuminated, connected.
  • the adaptive light control can be used to achieve smooth and smooth transitions for the most varied areas of the composable overall picture in a particularly advantageous manner. Therefore, through the interaction of Adaptive light control with the optional finger guidance implemented in the optical system guarantees uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
  • the coating of the optical system with translucent material also apply to an advantageous embodiment of the present invention, in which at least the side of the finger support surface facing away from the sensor unit has at least one material which is permeable to the light of the light source, in particular for infrared light and / or material permeable to visible light, is coated.
  • a coating of the finger support surface can be of essential importance in so far as an undamaged, that is, among other things, unscratched, and clean finger support surface is essential for the proper functioning of the present device for personal identification.
  • the material which is permeable to the light of the light source is, according to an advantageous embodiment, lacquer.
  • the light source is a light-emitting diode (LED), the advantage of such light-emitting diodes being in particular that they are very small and consequently also in devices according to the present invention for Come in use little space is available in the course of miniaturization.
  • the low weight, the robust design, the low operating voltage and the long service life of the light-emitting diodes are further plus points.
  • the light source emits infrared light, wherein the infrared light can have a wavelength of approximately 900 nanometers, for example.
  • the light source which can also emit infrared light of two different wavelengths in an expedient embodiment, should have a power of, for example, about 0.1 milliwatt to about five watts, in particular a power of about two milliwatts to about, to avoid a disproportionately high heating of the device 100 milliwatts.
  • the senor unit is expediently arranged on at least one carrier unit.
  • This carrier unit in turn can be arranged on at least one circuit board unit.
  • the fibers in the finger support surface are essentially perpendicular to the entry surface and / or to the finger surface according to an embodiment essential to the invention Exit surface of the finger rest surface oriented.
  • the fibers in the finger rest area are arranged essentially parallel to one another in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • the fibers in the finger support surface can essentially have two directions, which are arranged at an angle to one another, according to a further development that is essential to the invention.
  • an embodiment is preferred in which the fibers are arranged in layers in the finger support surface, the fibers within a layer being essentially parallel to one another and the fibers of mutually adjacent layers being arranged at an angle to one another.
  • the fibers of the finger support surface arranged in one direction at an angle to the other direction are expediently provided for the transport of light to the side of the finger support surface facing away from the sensor unit, while the fibers of the finger support surface arranged in the other direction are expediently intended for transport of the optical image of the fingerprint to the sensor unit are provided.
  • At least some of the fibers in the finger support surface are at least partially surrounded by (light) absorbent material in the form of a coating and / or in the form of a sheath.
  • (light) absorbent material in the form of a coating and / or in the form of a sheath.
  • At least some of the fibers in the finger support surface are at least partially surrounded by (light) reflecting material in the form of a coating and / or in the form of an envelope which surrounds the light in the respective fiber is preferably reflected back from the wall of this fiber into the interior of this fiber.
  • the transport of the optical image through the finger support surface to the sensor unit is favored insofar as each fiber has only that on one transmits certain area entering the finger rest surface through the finger rest surface to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained on the entry surface of the finger support surface is reliably avoided.
  • the sensor unit should of course only be reached by light that carries the information relating to the optical image of the fingerprint, that is to say that is scattered from the front area of the finger, it is advisable to provide at least one opaque barrier layer within the finger contact surface, since this means that it is opaque Barrier layer is prevented that light emitted by the light source reaches the sensor unit directly, that is to say without scattering in the front region of the finger.
  • the barrier layer can be implemented, for example, in the form of closed fibers.
  • the barrier layer within the finger support surface serve at least one opaque barrier layer, which can be provided between the light source and the sensor unit.
  • the material of the barrier layer impermeable to the light of the light source can be, for example, lacquer.
  • at least one filter preferably a linear filter, is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to rule out oversaturation of the sensor unit with certainty.
  • the adaptive light control has its optimum effect if, for example, the sensor unit does not go into a supersaturation state, for example, to some extent by normal daylight, such a supersaturation state being expediently prevented precisely by the arrangement of the filter can, because with this filter, the present device for person identification can also work with an illuminance of the ambient light of more than about 3,000 lux, a realistic upper limit being an illuminance of the ambient light of about 40,000 lux.
  • the filter expediently has an absorption level of about 99 percent, that is to say the light-absorbing filter acts as a "dark room” as a result (in contrast to the filter with "window” disclosed in German Offenlegungsschrift DE 44 04 918 AI, that do not offer effective protection against oversaturation and cannot function as a "darkroom”).
  • the arrangement of the filter within the present Device for personal identification is determined by the structure, dimensions and purpose of the device. However, it seems appropriate to arrange the filter between the finger rest and the sensor unit; and / or to arrange the filter on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit; and / or to arrange the filter on the side of the finger support surface facing the sensor unit; and / or to provide the filter within the finger support surface.
  • the background of this particularly advantageous further development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger are neither uniform nor constant over the entire width of the optical image, but are lower in the central areas of the optical image than in the Edge areas of the optical image is, which is connected among other things with the fact that the at least one light source is arranged laterally next to the finger support surface and that the light from the light source is directed towards the side facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger the finger rest surface can be blasted.
  • the degree of absorption of the filter in the edge regions of the optical image can be greater, and in this case, for example, by a factor of 2 to 3 and / or by about six decibels to about ten decibels greater than the degree of absorption of the filter in the middle areas of the optical image.
  • the density of the optical filter is designed to be variable over the various areas of the optical image such that the density in the edge areas of the filter is greater, for example by a factor of 2 to 3 and / or greater by approximately six decibels to approximately ten decibels than the density of the filter in the central regions of the optical image.
  • the degree of absorption can be selected selectively over the various areas of the optical image such that the output signal, which is directly proportional to the quotient of the respective scattered light intensity / contrast and the respective degree of absorption, is of approximately constant intensity;
  • the optional technical measure of optical modulation set out above has the further advantage over the optional technical measure of electronic modulation by means of a gain factor that amplification of interference, such as electronic noise or the like, has especially in the middle areas of the optical image when optical modulation is excluded; on the contrary, such undesirable interferences can even be reduced by optical modulation.
  • an embodiment is preferred in which the sensor unit is directly adjacent to the finger support surface and / or in which the sensor unit is attached to the exit surface of the finger support surface.
  • At least one charge-coupled device or at least one charge-coupled circuit can be provided.
  • this can be at least one single-area CCD which functions as a light-sensitive unit and which has no separate light-protected area.
  • the image build-up and the reading of the charges take place in the light-sensitive unit in an integrated form, the process of the image build-up and the process of reading the charges being temporally separate from one another in contrast to two-area CCDs.
  • One-area CCDs are distinguished, inter alia, by the fact that they are significantly easier and cheaper to produce than two-area CCDs, because the number of single-area CCDs Components with essentially the same dimensions of the light-sensitive unit is only half as large as in two-area CCDs.
  • the light source can be designed as a pulsed light source which is designed for the emission of pulsed light.
  • the device according to the present invention can have at least one pulse generator unit for controlling the light source, the pulse generator unit advantageously being arranged between the light source and at least one control element for the sensor unit.
  • the illumination of the front area of the finger with light pulses results in a significant reduction in the instabilities and irregularities in the optical image of the fingerprint obtained and, as a result, also in the electrical signals generated.
  • the device for personal identification according to the present invention, it is possible to obtain clear and sharp optical images of the fingerprint, in which all, instead of blurry optical images, which arise when using constant lighting and an exposure time corresponding to the image lead time Information about the interior and / or the surface of the front area of the finger at a given time is included.
  • pulsed light sources not only leads to Significant improvement in image quality described above, but also allows at least one camera with single-area CCDs to be used as light-sensitive units.
  • the use of single-area CCDs enables high-quality images of larger areas to be obtained. This enlargement of the areas, together with the improvement in the stability of the optical images, leads to a further reduction in the probability of errors in the
  • single-area CCDs with a diagonal of the light-sensitive area of, for example, approximately 16 millimeters to, for example, approximately 24 millimeters and with a fiber-optic input is a technically rather uncomplicated task, which makes it possible to produce relatively simple and inexpensive devices for personal identification. Furthermore, devices according to the present invention with single-area CCDs have less information distortion than devices with other types of charge transfer.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device for personal identification according to the present invention
  • Figure 3A shows a third embodiment of a device for personal identification according to the present invention
  • Figure 3B shows a section of the
  • FIG. 3C shows the section from the finger rest area from FIG. 3B in partial elevation
  • FIG. 4A is a diagram in which the contrast of the light scattered in the interior of the front region of the finger is plotted schematically over the width of the optical image;
  • Figure 4B is a diagram in which the at
  • Figure 4C is a diagram in which the at
  • Device for personal identification from Figure 2 selected absorption is applied schematically across the width of the optical image.
  • FIGS. 1 to 4C Identical or similar components or features of the invention are provided with identical reference symbols in FIGS. 1 to 4C.
  • FIGS. 1 to 3A serve to record and process fingerprints and can be used in any areas in which personal identification is necessary. Examples in this context include the field of computer technology, entry systems, criminalistics, medicine, protection systems in general, and the banking and finance sector.
  • FIGS. 1 to 3A The three exemplary embodiments of a device for personal identification by means of a fingerprint shown in FIGS. 1 to 3A are characterized in that, on the one hand, one Sufficient, reliable results, timely illumination of the front area of the finger is possible, on the other hand, however, both the device for person identification itself is completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified.
  • FIGS. 1 to 3A each have four light sources 10 arranged symmetrically to the sensor unit 40 for illuminating the front area of a finger (four of which are light sources 10 each in FIGS. 1 and 4) to 3A for reasons of clarity, only two are shown) and have a fiber-optic finger support surface 30 for removing an optical image of the fingerprint.
  • the optical image of the fingerprint is transported to a sensor unit 40, in which the optical image of the fingerprint is converted into electrical signals.
  • the sensor unit 40 is arranged on a carrier unit 50, which in turn is arranged on a circuit board unit 60.
  • the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger.
  • the light falls on the front area of the finger essentially from the side, with at least some of the light penetrating into the interior of the front area of the finger and being scattered there, the scattering essentially in all directions, including in particular in Direction of the fiber optic finger rest 30 takes place; consequently, the invention illustrated with reference to FIGS. 1 to 4C is based to a certain extent on the transmitted light technology, ie the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.
  • the skin strips or papillary lines "close" the entrances of the fibers 310 (see FIGS. 3B and 3C) of the finger support surface 30, so that in these areas of the fiber optic finger support surface 30 which are closed by the skin strips or papillary lines, so-called passage light which is scattered or only very little in the interior of the front region of the finger reaches the finger support surface 30.
  • the fibers 310 in the finger support surface 30 are surrounded by (light) reflecting material in the form of a coating, which reflects the light in the respective fiber 310 back from the wall of this fiber 310 into the interior of this fiber 310.
  • the transport of the optical image through the finger support surface 30 to the sensor unit 40 is favored to the extent that each fiber 310 only transmits the light entering the finger support surface 30 at a certain area through the finger support surface 30 to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained on the entry surface of the finger support surface 30 is avoided.
  • the fingerprint thus passes through the fibers 310 of the finger support surface 30 into the sensor unit 40 downstream of the finger support surface 30 and is then analyzed and processed by means of the evaluation unit downstream of the sensor unit 40.
  • the invention shown in FIGS. 1 to 4C also makes it possible to observe or examine whether the illuminated object, for example the front area of the finger, lives, that is, for example, through which blood flows and / or has a pulse (so-called "life support").
  • a person can only be identified as authenticated or authorized if their current pulse rate deviates up or down by no more than ten percent from the stored pulse rate; the pulse frequency thus becomes a further criterion for personal identification.
  • EKG electrocardiogram
  • the device according to FIGS. 1 to 3A can also be used to determine optical images whose degree of sharpness is so high that even the sweat glands located in the front region of the finger, which are arranged differently for each person, are clearly and clearly recognizable, so that during operation
  • the device illustrated with reference to FIGS. 1 to 3A offers the possibility of also using the sweat glands for personal identification.
  • the device according to the present invention shown by way of example in FIGS. 1 to 3A, is completely visible, and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified, since this person only psychologically expediently places the front area of his finger on the finger support surface 30 must put, but does not have to put the finger in a cavity or in an opening.
  • a control means 40, 70 is provided for regulating the duration and the intensity of the light pulses.
  • DSP digital signal processing unit
  • the control means 40, 70 has a detection module 40 for detecting the ambient light conditions, the detection module 40 in the three exemplary embodiments in FIGS. 1 to 3A being embodied uniformly with the sensor unit 40.
  • the detection module 40 is followed by an evaluation module 70a for determining the duration and the intensity of the light pulses in adaptation to the ambient light conditions detected by the detection module 40, the evaluation module 70a being designed uniformly with an evaluation unit 70a, which is arranged downstream of the sensor unit 40 and after which will be discussed in detail.
  • a storage module 70b for storing threshold values intended for regulating the duration and the intensity of the light pulses is likewise connected downstream of the detection module 40, the storage module 70b being configured uniformly with at least one storage unit 70b, which is arranged downstream of the sensor unit 40 and to which subsequently is discussed in detail. If the detection module 40 has detected the respective ambient light conditions, these are evaluated and analyzed in the evaluation module 70a, a comparison being made in the evaluation module 70a with predetermined threshold values stored in the memory module 70b.
  • the light sources 10 which are connected to the control means 40, 70 and in this case in particular to the evaluation module 70a, are addressed by the control means 40, 70, the duration and the intensity of the light pulses emitted by the light sources 10 being indicated the ambient light conditions determined are adapted.
  • the light pulses can be designed dynamically and adaptively both in terms of their duration and their intensity, so that they can be used for any type of ambient light (e.g. strong sunshine, weak sunshine, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, ...) to provide the required light exposure and thus to obtain a high-contrast and deep image of the fingerprint.
  • ambient light e.g. strong sunshine, weak sunshine, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, .
  • the adaptive light control illuminances from zero lux to about 40,000 lux can be realized, the latter illuminance value roughly corresponding to direct sunlight.
  • the results that can be achieved with this adaptive light control have a contrast and depth of field increase of up to approximately eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, the results using FIGS. 1 to 3A Exemplarily illustrated type of light control has the advantage that it can meter and provide the required amount of light in a time range of less than one hundred milliseconds with changing lighting conditions, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
  • the invention shown in FIGS. 1 to 4C also enables uniform illumination of an object, for example the front region of a finger, regardless of the thickness of the object, which, moreover, also has a more or less strong light conductivity or a more or less strong one Can have reflectivity, and regardless of whether this object is now illuminated frontally, laterally and / or from the back by stray light.
  • the control means 40, 70 provided for the implementation of the adaptive light control in FIGS. 1 to 3A has a detection module 40, an evaluation module 70a and a memory module 70b. If the detection module 40 is now embodied uniformly with the sensor unit 40 (cf. FIGS. 1 to 3A), the photosensitive surface of the sensor unit 40 can to a certain extent itself request the required amount of light for each of its areas by means of the adaptive light control works excellently, because the evaluation module 70a of the control means 40, 70 is formed uniformly with the evaluation unit 70a.
  • the adaptive light control is therefore able to calculate and immediately deliver the amount of light required in view of the ambient light conditions with regard to duration and intensity in the evaluation module 70a with respect to an optimal saturation for each area of the surface.
  • a filter 90 designed as a linear filter is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to rule out oversaturation of the sensor unit 40 with certainty.
  • the adaptive light control has its optimal effect in FIGS. 1 to 3A if the sensor unit 40 does not, for example, go into a state of supersaturation "by itself” as a result of normal daylight, such a state of supersaturation being precisely due to that Arrangement of the filter 90 is prevented, because the filter 90, the device exemplified with reference to Figures 1 to 3A for
  • Personal identification also work with an illuminance of the ambient light of more than about 3,000 lux, with a realistic upper limit being an illuminance of the ambient light of about 40,000 lux.
  • the filter 90 has an absorption level of approximately 99 percent, that is to say the light-absorbing filter 90 acts as a "dark room” as a result.
  • the arrangement of the filter 90 within the respective device for personal identification is determined by the structure, dimensions and purpose of the device.
  • the filter 90 is arranged between the finger support surface 30 and the sensor unit 40; in the second exemplary embodiment (see FIG. 2) the filter 90 on that of the sensor unit 40 facing side of the finger support surface 30 and arranged here within the finger support surface 30; and in the third exemplary embodiment (cf. FIG. 3) the filter 90 is arranged on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40.
  • the light sources 10 perform an important function in the adaptive light control in the context of the present invention. It should be taken into account here that for the purpose of uniform illumination of the front area of the finger, in the three exemplary embodiments illustrated with reference to FIGS. 1 to 3A, more than one light source is provided (four light sources in each of the three exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3A), which are symmetrical are arranged in relation to one another and are arranged in a ring, in this case in particular essentially uniformly distributed, around the finger support surface 30.
  • the respective duration and the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source 10 can be selectively regulated in the three exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3A in adaptation to the ambient light conditions; In other words, this means that the respective duration and the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources 10 can be controlled independently of one another, in this case in particular as a function of predetermined threshold values. Thus, all light sources 10 can be controlled independently of one another, the respective duration and the respective intensity in the evaluation module 70a is calculated individually for each light source 10.
  • the evaluation unit 70a and the memory unit 70b have already been mentioned above.
  • these are provided in a structural unit as control means 70, which is connected to the light sources 10 and via the carrier unit 50 and via the circuit board unit 60 to the sensor unit 40; in the second exemplary embodiment (cf. FIG. 2) in structural separation as control means 70, which is connected to the light sources 10 via the circuit board unit 60 and to the sensor unit 40 via the carrier unit 50 and via the circuit board unit 60; and in the third exemplary embodiment (cf. FIG. 3) integrated structurally and functionally into the circuit board unit 60.
  • the evaluation unit 70a is arranged downstream of the sensor unit 40 and has the function of acquiring the recorded optical image of the fingerprint, which has reached the sensor unit 40 arranged downstream of the finger rest surface 30 through the fibers 310 of the finger rest surface 30 analyze and process.
  • the data and information obtained during the analysis and during processing can be collected and stored in a storage unit 70b which is also arranged downstream of the sensor unit 40.
  • the data and information, in particular the data, are furthermore in the storage unit 70b Fingerprint data and fingerprint information, stored by persons to be identified, the data and information calculated in an evaluation process from the current optical image of the fingerprint in the evaluation unit 70a being able to be related to and compared with the data and information stored in the storage unit 70b.
  • the person using the device is considered to be identified, authenticated or authorized, so that, for example, access is permitted; if, on the other hand, there is no match, the person using the device is not identified, not authenticated or not authorized, so that, for example, access is denied.
  • the light sources 10 are each followed by an optical system 20 made of plastic and designed as a lens.
  • this optical system 20 has a certain protective function, that is to say that the optical system 20 prevents the person to be identified by means of their fingerprint from touching the sensitive and easily damageable light sources 10 when the front area of the finger is placed on it.
  • the optical system 20 is designed to redirect the light emitted by the light sources 10 to the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and that to diffusely distribute light emitted by the light sources 10 on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40.
  • the first two exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 are distinguished in this context in particular by the fact that the optical system 20 is designed as an ergonomically shaped finger guide.
  • a finger guide is provided on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended to place the front area of the finger, which is designed in the form of a finger holder and by which a user of the device, for example a person to be identified, the handling of the device is substantially facilitated not only in psychological but also in practical terms, since the person to be identified instinctively detects the position and position of the front area of the finger on the side facing away from the sensor unit 40 by the arrangement of the finger guide Side of the finger support surface 30 is to be placed to capture the fingerprint (see FIGS.
  • the advantages of finger guidance namely, among other things, ensuring optimal placement of the front region of the finger for capturing the fingerprint
  • the advantages of optical system 20 namely, inter alia, the function as a deflection component for the generated light and ensuring a clean, uniform illumination of the front area of the finger to be illuminated.
  • the adaptive light control enables smooth and uniform transitions to be achieved for the most diverse areas of the overall composite picture.
  • the interaction of the adaptive light control with the finger guidance implemented in the optical system 20 guarantees a uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
  • the side of the optical system 20 facing away from the light sources 10 is coated with a material 80 which is permeable to the light of the light sources 10, that is to say with material 80 which is permeable to infrared light.
  • the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 is coated with the material which is permeable to the light from the light sources 10, that is to say with material 10 which is permeable to infrared light.
  • Such a coating of the finger support surface 30 can be of essential importance insofar as an undamaged, that is, among other things, unscratched, and clean finger support surface 30 is essential for the proper functioning of the device for person identification shown in FIG.
  • the material 80 which is permeable to the light from the light sources 10 is lacquer.
  • ALR or ALC adaptive light control
  • intelligent light control Design the amplification of the electrical signals in the sensor unit 40 or in the evaluation unit 70a to be variable over the different areas x (cf. FIGS. 4A and 4B) of the optical image.
  • the background to this is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the inside of the front area of the finger scattered light over the entire width x of the optical image is neither uniform nor constant, but is lower in the central regions of the optical image than in the edge regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4A, in which the contrast of the inside of the front Area of the finger scattered light is applied schematically over the width x of the optical image);
  • This is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger .
  • the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image is greater by approximately a factor of 2 to 3 than the amplification of the electrical signals in the peripheral regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4B, in which the amplification of the electrical signals selected in the device for person identification from FIG. 1 is plotted schematically over the width x of the optical image).
  • Such electronic modulation by means of variable amplification factors is carried out in every line of the optical image.
  • the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the lateral areas can be compensated for electronically, the amplification being selective over the different areas x of the optical image can be chosen so that the product of each / m
  • Scattered light intensity / contrast (cf. FIG. 4A) and respective amplification factor (cf. FIG. 4B) is a directly proportional output signal of approximately constant intensity; This technical measure significantly improves the quality of the results that can be obtained with the first exemplary embodiment shown in FIG.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 not only in that a material which is permeable to the light of the light sources 10 is not applied to the optical system 20 or to the finger support surface 30, but above all in that the light sources 10 are arranged on the side of the finger support surface 30 facing the sensor unit 40, that is to say are located below the finger support surface 30 in FIG. 2.
  • the background to this is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front region of the finger are neither uniform nor constant over the entire width x of the optical image, but rather less in the central regions of the optical image than in the edge regions of the is an optical image (cf. the diagram in FIG. 4A, in which the contrast of the light scattered in the interior of the front region of the finger is plotted schematically over the width x of the optical image);
  • This is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger .
  • the density of the optical filter 90 and consequently the degree of absorption in the edge regions of the optical image are greater by about a factor of 2 to 3 or by about six decibels to about ten decibels the degree of absorption of the filter 90 in the central regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4C, in which the absorption of the filter 90 selected in the device for person identification from FIG. 2 is plotted schematically over the width x of the optical image).
  • the degree of absorption being selective over the different areas x of the optical image can be chosen so that the output signal, which is directly proportional to the quotient of the respective scattered light intensity / contrast (cf. FIG. 4A) and the respective degree of absorption (cf. FIG. 4C), is of approximately constant intensity; through this technical Measure is the quality of the results obtainable with the second embodiment shown in Figure 2 significantly improved.
  • the light sources 10 in the three exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 3A are arranged laterally spaced apart from the sensor unit 40.
  • This structural separation of light sources 10 and sensor unit 40 is advantageous in that, in order to achieve proper operation of the device, it is to be avoided that light comes directly from the light source 10 into the sensor unit 40; rather, only light should come into the sensor unit 40 that was previously scattered inside the front area of the finger and consequently carries information with regard to the skin strips or papillary lines, that is to say with regard to the fingerprint.
  • the first two exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2 differ from the third exemplary embodiment shown in FIG. 3 essentially in that the fibers 310 in the finger support surface 30 are arranged essentially parallel to one another, in order to ensure that the material originating from the front region of the finger is transported properly to ensure the optical image of the fingerprint-bearing light through the finger support surface 30 to the sensor unit 40.
  • the fibers 310, 320 in the finger support surface 30 of the third exemplary embodiment have essentially two directions which are under one Angles of about 45 degrees to each other are arranged.
  • the fibers 310, 320 are arranged in layers in the finger support surface 30, that is to say the fibers 310, 320 within a layer are essentially parallel to one another and the fibers 310, 320 of adjacent layers are arranged at an angle of approximately 45 degrees to one another.
  • the fibers 320 of the finger support surface 30, which are arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction, for transporting the light from the light source 10 onto that from the sensor unit 40 opposite side of the finger support surface 30 is provided, while the fibers 310 of the finger support surface 30 arranged in the other direction are provided for transporting the optical image of the fingerprint to the sensor unit 40.
  • the arrangement of an optical system 20 according to FIGS. 1 and 2 can be obsolete to the extent that the configuration illustrated in FIGS. 3A, 3B and 3C with two preferred directions for the fibers 310, 320 can be obsolete in that one Uniform illumination of the front area of the finger is ensured by the fibers 320 of the finger support surface 30 arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction.
  • the following offers itself for the Finger support surface 30 an extension, which extends into the area above the light source 10, so that the latter is covered and protected from manual intervention (see. Figures 2 and 3).
  • the sensor unit 40 Since the sensor unit 40 is of course only to be reached by light which carries the information relating to the optical image of the fingerprint, that is to say that is scattered from the front area of the finger, in the second exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2 there are two within the finger support surface 30 Barrier layers 130 are provided which are opaque to the light from the light sources 10. These barrier layers 130 prevent light emitted by the light sources 10 from reaching the sensor unit 40 directly, that is to say without scattering in the front region of the finger.
  • barrier layers 130 within the finger support surface 30 serve two barrier layers 140, which are provided between the light source 10 and the sensor unit 40 in the three exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS are opaque to the light from the light sources 10.
  • the side of the finger support surface 30 facing away from the light sources 10 has a material 80 that is transparent to the light of the light sources 10, that is to say coated with material 80 that is transparent to infrared light, for example with commercially available clear lacquer. This protects the not infrequently sensitive finger support surface 30 from damage, for example from scratching by vandals, and / or from dirt, the cleaning of the finger support surface 30 also being facilitated by the coating with translucent material 80.
  • the third exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 3A has a display device 65 for displaying the various operating states of the device.
  • the display device 65 is provided with an illuminated display which also enables people with color vision problems to detect the respective operating state of the device by means of a correspondingly flashing light signal.
  • a capacitive circuit 75 integrated in the control means 40, 70 is provided, by means of which the device according to FIG. 3A switches to "sleep" mode after a predetermined period of non-use and by means of which the device according to FIG. 3A when the front area is put on of a finger on the finger support surface 30 is "woken up” again, that is, goes back to an operational state; So seen, both a "sleep” function and a “wake up” function are implemented in the device for personal identification.

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Abstract

The invention relates to a device for identifying a person by means of at least one finger print. Said device comprises at least one light source for illuminating and/or transilluminating the front part of a finger by means of light pulses; and at least one fibre-optic finger support surface for taking an optical image of the finger print, by means of which the optical image can be sent to at least one sensor unit in which the optical image can be converted into electrical signals. The at least one light source is positioned to one side of the finger support surface and the light can be emitted by the light source towards the side of the finger support surface which faces away from the sensor unit and serves to support the front part of the finger. The duration and/or intensity of the light pulses emitted by the at least one light source can be adjusted in accordance with ambient light conditions.

Description

VORRICHTUNG ZUR PERSONENIDENTIFIKATION DEVICE FOR PERSONAL IDENTIFICATION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks mit mindestens einer Lichtquelle zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers mittels Lichtpulsen und mit mindestens einer faseroptischen Fingerauflagefläche zum Abnehmen eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks, durch welche Fingerauflagefläche das optische Abbild zu mindestens einer Sensoreinheit transportierbar ist, in der das optische Abbild in elektrische Signale umwandelbar ist , wobei die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist und wobei das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist.The present invention relates to a device for personal identification by means of at least one fingerprint with at least one light source for illuminating and / or for illuminating the front region of a finger by means of light pulses and with at least one fiber-optic finger support surface for taking an optical image of the fingerprint, through which finger support surface the optical image can be transported to at least one sensor unit in which the optical image can be converted into electrical signals, the at least one light source being arranged laterally next to the finger support surface and the light from the light source in the direction of that facing away from the sensor unit for laying on the front area of the finger provided side of the finger support surface can be radiated.
Derartige Vorrichtungen dienen der Aufnahme und Verarbeitung von Fingerabdrücken und können in beliebigen Bereichen zum Einsatz gebracht werden, in denen eine Personenidentifikation notwendig ist. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang das Gebiet der Computertechnik, der Einlaßsysteme, der Kriminalistik, der Medizin, der Schutzsysteme im allgemeinen sowie der Banken- und Finanzbereich genannt werden.Devices of this type are used to record and process fingerprints and can be used in any areas in which personal identification is necessary. Examples in this context include the field of computer technology, entry systems, criminalistics, medicine, protection systems in general, and the banking and finance sector.
Nun sind auf dem Gebiet der Vorrichtungen zur Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks Systeme bekannt (vgl. internationale Offenlegungsschrift WO 98/27509) , die eine Lichtquelle aufweisen, die über dem zu durchleuchtenden Finger angeordnet ist, so daß sich der Finger bei Auflegen auf die Fingerauflagefläche zwischen der Lichtquelle und der Fingerauflagefläche befindet . Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht gelangt nach Durchlaufen des vorderen Bereichs des Fingers und Aufnehmen der Informationen hinsichtlich des Fingerabdrucks durch die Fasern der Fingerauflagefläche in die unterhalb der Fingerauflagefläche angeordnete Sensoreinheit und wird dann mittels der der Sensoreinheit nachgeordneten Auswerteeinheit analysiert .Systems are now known in the field of devices for personal identification by means of at least one fingerprint (cf. international publication WO 98/27509) which have a light source which is arranged above the finger to be x-rayed, so that the finger is placed on the finger support surface when it is placed on it between the light source and the finger rest. After passing through the front area of the finger and picking up the information relating to the fingerprint, the light emitted by the light source passes through the fibers of the finger support surface into the sensor unit arranged below the finger support surface and is then analyzed by means of the evaluation unit arranged downstream of the sensor unit.
Im Zusammenhang mit diesem sogenannten direktoptischen Verfahren erweist es sich jedoch als ausgesprochen problematisch, daß die mittels ihres Fingerabdrucks zu identifizierende Person den betreffenden Finger gewissermaßen in einen Hohlraum bzw. in eine Öffnung zwischen Lichtquelle und Fingerauflagefläche stecken muß.In connection with this so-called direct optical method, however, it proves to be extremely problematic that the person to be identified by means of their fingerprint has to insert the finger in question into a cavity or an opening between the light source and the finger support surface.
Dies ist psychologisch ausgesprochen ungünstig und erhöht die Hemmschwelle, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu benutzen, erfahrungsgemäß in signifikanter Weise, weil die zu identifizierende Person gleichsam genötigt ist, ein exponiertes Körperteil in Form des vorderen Bereichs des Fingers in einen nicht visuell erfaßbaren Hohlraum zu stecken, womit nicht selten ein gesteigertes Angstgefühl einhergeht .From a psychological point of view, this is extremely unfavorable and, according to experience, increases the inhibition threshold for using a generic device in a significant manner because the one to be identified Person is, as it were, forced to insert an exposed part of the body in the form of the front area of the finger into a cavity that cannot be visually detected, which is often accompanied by an increased feeling of fear.
Das vorgenannte Problem der psychischen Überwindung ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Eingabe von unregelmäßigen Mustern (vgl . deutsche Offenlegungsschrift DE 44 04 918 AI) nicht gegeben. Diese Vorrichtung enthält ein Lichtleiterbündel, an dessen beiden Enden jeweils eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche gebildet sind. Eine Beleuchtungsvorrichtung gibt Bestrahlungslicht in der Weise ab, daß ein Lichtmuster entsprechend einem konvexen Teil eines Objekts in Berührung mit der Eintrittsfläche und entsprechend einem konkaven Teil des Objekts außer Berührung zu der Eintrittsfläche gebildet wird. Stellt sich ein Einfallswinkel des Bestrahlungslichts ein, der größer als ein kritischer Winkel an einer Grenzfläche zwischen einem Kernteil einer jeweiligen Lichtleitfaser des Lichtleiterbündels und der Luft ist, so ist es möglich, an der Eintrittsfläche außer Berührung zum konkaven Teil des Objekts eine Totalreflexion und an der Eintrittsfläche in Berührung mit dem konvexen Teil des Objekts keine Totalreflexion zu erzielen, was Reflexionslicht mit einem einem unregelmäßigen Muster entsprechenden Lichtmuster ergibt. Das sich ergebende Lichtmuster wird über die Austrittsfläche in eine photoelektrische Wandlervorrichtung eingegeben und durch diese in elektrische Informationen umgesetzt.The aforementioned problem of psychological overcoming does not exist in a generic device for entering irregular patterns (cf. German laid-open specification DE 44 04 918 AI). This device contains an optical fiber bundle, at the two ends of which an entry surface and an exit surface are formed. An illumination device emits irradiation light in such a way that a light pattern is formed corresponding to a convex part of an object in contact with the entry surface and corresponding to a concave part of the object out of contact with the entry surface. If an angle of incidence of the irradiation light is obtained which is greater than a critical angle at an interface between a core part of a respective optical fiber of the optical fiber bundle and the air, it is possible to have a total reflection at the entrance surface apart from contact with the concave part of the object and at the Entry surface in contact with the convex part of the object to achieve no total reflection, which results in reflection light with a light pattern corresponding to an irregular pattern. The resulting light pattern is entered into a photoelectric conversion device via the exit surface and converted into electrical information by the latter.
Die aus der DE 44 04 918 AI bekannte Vorrichtung erweist sich jedoch insofern als nachteilig, als diese mit Licht konstanter Intensität arbeitet und auf dem Prinzip der gestörten Totalreflexion basiert. Hierdurch werden sowohl die Art der Beleuchtung als auch die Lichtführung starr und unflexibel, denn bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux kommt es sehr schnell zu einer Übersättigung der photoelektrischenThe device known from DE 44 04 918 AI However, it proves to be disadvantageous in that it works with light of constant intensity and is based on the principle of disturbed total reflection. This makes both the type of lighting and the light guide rigid and inflexible, because with an illuminance of the ambient light of more than about 3,000 lux, the photoelectric is very quickly saturated
Wandlervorrichtung, so daß mit der konventionellen Vorrichtung keine verläßlichen Ergebnisse mehr erzielt werden können.Converter device, so that no reliable results can be achieved with the conventional device.
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Personenidentifikation in einer Weise weiterzubilden, die eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers ermöglicht, bei der des weiteren sowohl die Vorrichtung zur Personenidentifikation vollständig einsehbar als auch der Vorgang der Personenidentifikation für die zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist und mit der schließlich unabhängig von den jeweiligen Umgebungslichtverhältnissen stets konstant gute und verläßliche Ergebnisse erzielbar sind.Based on the disadvantages and inadequacies set out above, the object of the present invention is to develop a generic device for personal identification in a manner which enables adequate, reliable results in the front area of the finger to be brought out with timely results, and in which both the personal identification device completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified and with which ultimately good and reliable results can always be achieved regardless of the ambient light conditions.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung die Dauer und/oder die Intensität der von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist.This object is achieved in a device according to the preamble of the main claim in that, according to the teaching of the present invention, the duration and / or the intensity of the light pulses emitted by the at least one light source can be regulated as a function of the ambient light conditions.
Mithin wird auf für den Fachmann nicht vorhersehbare Weise eine adaptive Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), das heißt eine Art "intelligente LichtSteuerung" bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. der die Vorrichtung steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpaßt.It is therefore unpredictable for the person skilled in the art An adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), that is to say a type of "intelligent light control" is provided, by means of which the deficits in changing ambient lighting conditions, such as changing room lighting or changing solar radiation, can be compensated by changing the Device according to the present invention or the algorithm controlling the device adapts to the respective lighting conditions.
Hierzu ist bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise mindestens ein Steuerungsmittel zum Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und/oder in ihrer Intensität exakt auf tatsächlich benötigte Lichtmenge dosiert sind.For this purpose, at least one control means for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses is preferably provided in the device according to the present invention. With this control means, a continuous or temporary measuring method can be carried out, with which a permanently good image quality can be determined and with which, if necessary, optimal saturation can be achieved by means of short-term light pulses, matched to contrast and depth of field, the short-term light pulses in their duration and / or in their Intensity are dosed exactly to the actually required amount of light.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsmittel auf : mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Erfassungsmodul einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet sein kann; mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßten Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Auswertemodul einheitlich mit mindestens einer Auswerteeinheit und/oder als Teil mindestens einer Auswerteeinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist; und mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten, wobei das Speichermodul einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit und/oder als Teil mindestens einer Speichereinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist .According to an advantageous development of the present invention, the control means has: at least one detection module for detecting the ambient light conditions, the detection module being able to be embodied uniformly with the sensor unit and / or as part of the sensor unit; at least one evaluation module for determining the duration and / or the intensity of the light pulses in adaptation to those detected by the detection module Ambient light conditions, wherein the evaluation module can be formed uniformly with at least one evaluation unit and / or as part of at least one evaluation unit, which is preferably arranged downstream of the sensor unit; and at least one memory module for storing threshold values intended for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses, the memory module being able to be embodied uniformly with at least one memory unit and / or as part of at least one memory unit which is preferably arranged downstream of the sensor unit .
Die Arbeitsweise und Funktion des Steuerungsmittels ist hierbei beispielsweise dergestalt, daß das Erfassungsmodul die jeweiligenThe mode of operation and function of the control means is, for example, such that the detection module detects the respective
Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, diese im Auswertemodul ausgewertet und analysiert werden sowie im Auswertemodul ein Vergleich mit im Speichermodul gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.Ambient light conditions are detected, these are evaluated and analyzed in the evaluation module, and a comparison is made in the evaluation module with predetermined threshold values stored in the memory module.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird dann die Lichtquelle, die mit dem Steuerungsmittel und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul in Verbindung steht, vom Steuerungsmittel angesprochen, wobei die Dauer und/oder die Intensität der von der Lichtquelle emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.Depending on the result of this comparison, the light source, which is connected to the control means and here in particular to the evaluation module, is then addressed by the control means, the duration and / or the intensity of the light pulses emitted by the light source being adapted to the ambient light conditions determined.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, ...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin ein kontrastreiches und tiefenscharfes Abbild des Fingerabdrucks zu erhalten.As a result, the light pulses can be designed dynamically and adaptively both in terms of their duration and their intensity, so that they can be used for any type of ambient light (e.g. strong sunlight, weak sunlight, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, ...) to provide the necessary light irradiation and thus to obtain a high-contrast and deep image of the fingerprint.
Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht. Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrastund Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die erfindungsgemäße Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als einhundert Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.In particular, with the adaptive light control illuminances from zero lux to about 40,000 lux can be realized, the latter illuminance value roughly corresponding to direct sunlight. The results that can be achieved with this adaptive light control have a contrast and depth of field increase of up to about eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, the type of light control according to the invention having the advantage that it changes the amount of light required in a time range of less than with changing lighting conditions can dose and provide one hundred milliseconds, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
Mithin ist der erfindungswesentliche Vorteil der vorliegenden Vorrichtung in der "intelligenten Ansteuerung" zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich eines Fingers, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist .The advantage of the present device, which is essential to the invention, is therefore to be seen in the "intelligent control" which, as it were, self-adjusts the amount of light irradiated and calculates it separately for each area around the object to be illuminated, ie around the front area of a finger and makes it available so that overexposure or underexposure is excluded with a probability bordering on certainty.
In diesem Zusammenhang zeitigen konstante Beleuchtungseinheiten, wie sie etwa bei konventionellen Vorrichtungen zur Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks vorgesehen sind, den weiteren Nachteil, daß die von ihnen bereitgestellte Lichtmenge nicht objektbezogen abgegeben werden kann, das heißt ein zehn Millimeter starkes Objekt wird mit der gleichen Lichtmenge wie ein fünf Millimeter starkes Objekt beleuchtet, woraus Unscharfen sowie auch teilweise Überbelichtungen resultieren.In this context, constant lighting units, such as those used in conventional devices for Personal identification by means of at least one fingerprint are provided, the further disadvantage that the amount of light provided by them cannot be emitted object-related, i.e. a ten millimeter strong object is illuminated with the same amount of light as a five millimeter strong object, resulting in blurring and also partial overexposure result.
Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Fingers, und zwar unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitf higkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird. Demzufolge spielt es bei der vorliegenden Erfindung keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird; lediglich die Dauer und/oder die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln.In contrast to this, the present invention enables the uniform illumination of an object, for example the front region of a finger, regardless of the strength of the object, which may also have a more or less strong light conductivity or a more or less strong reflectivity , as well as regardless of whether this object is now illuminated frontally, laterally and / or from the rear by stray light. Accordingly, it does not matter in the present invention at what angle and from which point light is irradiated onto the object to be illuminated; only the duration and / or the intensity of the additional light required is to be regulated individually for each area.
Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein Fingerbild ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.The advantages of the present adaptive light control ultimately lead to the fact that a finger image can be determined without any significant change in the exposure times while maintaining the full contrast and depth of field.
Zweckmäßigerweise ist das Steuerungsmittel für die adaptive Lichtregelung als mindestens ein Logikbauteil und/oder als mindestens eine Logikschaltung, insbesondere als mindestens ein Standardlogikbauteil oder als mindestens eine programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate array) ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Steuerungsmittel auch als mindestens eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP digital signal processor) und/oder als mindestens ein Mikrocontroller ausgebildet sein.The control means for the adaptive light control is expediently designed as at least one logic component and / or as at least one logic circuit, in particular as at least one Standard logic component or designed as at least one programmable logic (FPGA = field programmable gate array). Alternatively or in addition to this, the control means can also be designed as at least one digital signal processing unit (DSP digital signal processor) and / or as at least one microcontroller.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung vorgesehene Steuerungsmittel gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform mindestens ein Erfassungsmodul, mindestens ein Auswertemodul und mindestens ein Speichermodul auf. Ist nun das Erfassungsmodul in bevorzugter Weise einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet, so kann sich die photoempfindliche Fläche und/oder die photoempfindliche Schicht der Sensoreinheit mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche Lichtmenge anfordern, was insbesondere dann in vorzüglicher Weise funktioniert, wenn das Auswertemodul der Steuerungsmittel einheitlich mit der Auswerteeinheit und/oder als Teil der Auswerteeinheit ausgebildet ist.As already stated above, the control means provided for the implementation of the adaptive light control in accordance with an expedient embodiment has at least one detection module, at least one evaluation module and at least one memory module. If the detection module is now preferably configured uniformly with the sensor unit and / or as part of the sensor unit, the photosensitive surface and / or the photosensitive layer of the sensor unit can use the adaptive light control to a certain extent self-regulate the amount of light required for each of its areas request what works particularly well if the evaluation module of the control means is designed uniformly with the evaluation unit and / or as part of the evaluation unit.
Konventionelle Vorrichtungen zurConventional devices for
Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks können dies nicht leisten, weil derartige bekannte Vorrichtungen - wenn überhaupt - das eingestrahlte Licht für den gesamten Bereich der Sensoreinheit unflexibel und starr regulieren; im Gegensatz dazu ist nur die adaptive Lichtregelung in der Lage, für jeden Bereich der Fläche und/oder der Schicht der Sensoreinheit die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und/oder hinsichtlich Intensität im Auswertemodul in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.Personal identification by means of at least one fingerprint cannot do this because such known devices - if at all - regulate the incident light inflexibly and rigidly for the entire area of the sensor unit; in contrast, only the adaptive light control is able, for each area of the surface and / or the layer of the sensor unit, in view of the Ambient lighting conditions to calculate the amount of light required in terms of duration and / or intensity in the evaluation module with regard to optimal saturation and to deliver it immediately.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" sein, die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit und/oder in der Auswerteeinheit über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds veränderlich auszugestalten.According to a particularly advantageous development of the present invention, it can be part of the adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), that is to say the "intelligent light control", the amplification of the electrical signals in the sensor unit and / or in the To design the evaluation unit to be variable over the different areas of the optical image.
Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite des optischen Abbilds weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds geringer als in den Randbereichen des optischen Abbilds ist, was unter anderem damit zusammenhängt, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist.The background of this particularly advantageous further development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger are neither uniform nor constant over the entire width of the optical image, but are lower in the central areas of the optical image than in the Edge areas of the optical image is, which is connected among other things with the fact that the at least one light source is arranged laterally next to the finger support surface and that the light from the light source in the direction of the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front region of the finger is radiated. As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit than the lateral areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light is weaker in the central areas than in the lateral areas.
Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 größer, als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen des optischen Abbilds sein. Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren kann hierbei in jeder Zeile des optischen Abbilds vorgenommen werden.To remedy this shortcoming, according to a preferred development of the present invention, the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image can be greater, and in this case, for example, about a factor of 2 to 3 larger than the amplification of the electrical signals in the peripheral regions of the optical image his. Such electronic modulation by means of variable amplification factors can be carried out in every line of the optical image.
Hierdurch kann auf elegante, elektronisch bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist, wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast und jeweiligem Verstärkungsfaktor direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der vorliegenden Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.In this way, the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the lateral areas can be compensated in an elegant, electronically accomplished manner, the gain being selectable over the different areas of the optical image, that the output signal, which is directly proportional to the product of the respective scattered light intensity / contrast and the respective amplification factor, is of approximately constant intensity; This technical measure significantly improves the quality of the results that can be obtained with the present device.
Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist diese für den Übergang in einen Ruhezustand ausgelegt. Dies ist beispielsweise im Rahmen des Einsatzes der vorliegenden Vorrichtung bei Mobiltelephonen oder bei Kraftfahrzeugteilen, wie etwa bei Lenkrädern, bei Schaltknäufen oder bei Türschlössern, von Vorteil, denn bei derartigen Anwendungen wird die zum Betreiben der Vorrichtung erforderliche elektrische Spannung zumeist aus Batterien, gegebenenfalls ergänzend auch mit Hilfe von Solarkollektoren bezogen, so daß diesbezügliche Einsparpotentiale durch Vorsehen eines Ruhezustands der Vorrichtung hochwillkommen sind.According to a further development of the present device, which is essential to the invention, it is designed for the transition to an idle state. This is the case, for example, in the context of the use of the present device in mobile telephones or in motor vehicle parts, such as steering wheels Switch knobs or door locks, an advantage, because in such applications the electrical voltage required to operate the device is mostly obtained from batteries, optionally also with the help of solar collectors, so that potential savings in this regard are highly welcome by providing the device in a state of rest.
Hierzu kann zweckmäßigerweise mindestens eine kapazitive, vorzugsweise in die Steuerungsmittel integrierte Schaltung vorgesehen sein, mittels derer die Vorrichtung nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand (= sogenannter "Sleep" -Modus) übergeht und mittels derer die Vorrichtung bei Auflegen des vorderen Bereichs eines Fingers auf die Fingerauflagefläche wieder "aufgeweckt" wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht; sogesehen kann in der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation sowohl eine "Sleep" -Funktion als auch eine "Wake Up" -Funktion implementiert sein.For this purpose, at least one capacitive circuit, preferably integrated in the control means, can expediently be provided, by means of which the device switches to the idle state (= so-called “sleep” mode) after a predetermined period of non-use, and by means of which the device when the front area is put on Fingers is "woken up" again on the finger support surface, that is to say goes back into an operational state; So seen, both a "sleep" function and a "wake up" function can be implemented in the present device for personal identification.
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllt die mindestens eine Lichtquelle bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers in den meisten praktischen Anwendungsfällen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist, beispielsweise zwei Lichtquellen oder insbesondere vier Lichtquellen, die symmetrisch zueinander angeordnet sein können und/oder die seitlich oder ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um die Fingerauflagefläche herum angeordnet sein können.As already indicated above, the at least one light source fulfills an important function in the adaptive light control in the context of the present invention. It should be taken into account here that for the purpose of uniform illumination of the front area of the finger, in most practical applications, more than one light source is provided, for example two light sources or in particular four light sources, which can be arranged symmetrically to one another and / or which can be arranged laterally or annularly, in this case in particular essentially evenly distributed in order the finger support surface can be arranged around.
Gemäß einer besonders erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar; dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität vorzugsweise im Auswertemodul für jede Lichtquelle einzeln berechnet wird.According to a development of the present device that is particularly important to the invention, the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source can be selectively regulated in adaptation to the ambient light conditions; In other words, this means that the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources can be controlled independently of one another, in this case in particular as a function of predetermined threshold values. All of the light sources can therefore be controlled independently of one another, the respective duration and / or the respective intensity preferably being calculated individually in the evaluation module for each light source.
Nicht nur die Ansteuerung der Lichtquellen und die Anzahl der Lichtquellen, sondern auch deren Anordnung spielt bei der vorliegenden Erfindung eine erfindungswesentliche Rolle. Indem die Lichtquelle seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist und das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist, wird eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers ermöglicht .Not only the control of the light sources and the number of light sources, but also their arrangement plays an important role in the present invention. By arranging the light source laterally next to the finger support surface and emitting the light from the light source in the direction of the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger, adequate, reliable results are achieved which illuminate the front area of the Fingers allows.
Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite, wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des vorderen Bereichs des Fingers eindringt und dort gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung der faseroptischen Fingerauflagefläche erfolgt; mithin basiert die vorliegende Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt das optische Abbild des Fingerabdrucks wird als Durchlichtbild verarbeitet.Here, the light falls on the front area of the finger essentially from the side, with at least part of the light entering the inside of the finger penetrates the front area of the finger and is scattered there, the scattering taking place essentially in all directions, including in the direction of the fiber-optic finger support surface; the present invention is therefore based to a certain extent on the transmitted light technology, that is to say the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.
Indem nun beim Vorgang der Personenidentifikation die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf der Fingerauflagefläche aufliegt, "verschließen" die Hautleisten oder Papillarlinien bereichsweise die Eingänge der Fasern der Fingerauflagefläche, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen der faseroptischen Fingerauflagefläche kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreutes, sogenanntes Durchgangslicht in die Fingerauflagefläche gelangt .In that, during the process of personal identification, the surface of the front area of the finger bearing the skin strips or papillary lines rests on the finger support surface, the skin strips or papillary lines "close" in places the inputs of the fibers of the finger support surface, so that in these areas of the areas closed by the skin strips or papillary lines fiber-optic finger rest surface, so-called passage light that is scattered in the interior of the front region of the finger, or only very little, reaches the finger rest surface.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern der Fingerauflagefläche und demzufolge durch die Fingerauflagefläche zur vorzugsweise mindestens eine photoempfindliche Fläche und/oder mindestens eine photoempfindliche Schicht aufweisenden Sensoreinheit, so daß ein äußerst sensibles Instrument zur Identifizierung von Personen anhand des Fingerabdrucks, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien bereitgestellt ist. Das aufgenommene optische Abbild des Fingerabdrucks gelangt mithin durch die Fasern der Fingerauflagefläche in die der Fingerauflagefläche nachgeordnete Sensoreinheit und wird dann mittels der der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordneten Auswerteeinheit analysiert und verarbeitet. Hierbei können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen in bevorzugter Weise in mindestens einer der Sensoreinheit nachgeordneten Speichereinheit gesammelt und gespeichert werden.In the areas of the recesses between the skin strips or papillary lines, however, more scattered light enters the fibers of the finger support surface and consequently through the finger support surface to the sensor unit, which preferably has at least one photosensitive surface and / or at least one photosensitive layer, so that an extremely sensitive instrument for identifying People is provided on the basis of the fingerprint, in particular on the areas of the skin strips or papillary lines and on the areas between the skin strips or papillary lines. The recorded optical image of the fingerprint thus passes through the fibers of the finger support surface into the sensor unit downstream of the finger support surface and is then analyzed and processed by means of the evaluation unit which is preferably downstream of the sensor unit. In this case, the data and information obtained during the analysis and during processing can preferably be collected and stored in at least one storage unit downstream of the sensor unit.
Es ist in diesem Zusammenhang von Bedeutung, daß sowohl die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig einsehbar ist als auch der Vorgang der Personenidentifikation für die zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist, da diese Person den vorderen Bereich ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise lediglich auf die Fingerauflagefläche legen muß, nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in eine Öffnung stecken muß.In this context, it is important that both the device according to the present invention is completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified, since this person only touches the front area of his finger in a psychologically favorable manner Place the finger rest, but does not have to put the finger in a cavity or in an opening.
Des weiteren ist als optionales erfindungswesentliches Merkmal der Vorrichtung die Auslegung für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") zu nennen, das heißt aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien ist mit der vorliegenden Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers, lebt, das heißt beispielsweise von Blut durchflössen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist. In diesem Zusammenhang kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise durch Vergleich der für die zwei unterschiedlichen Wellenlängen erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der SauerstoffSättigung im Blut des vorderen Bereichs des Fingers ausgelegt sein.Furthermore, as an optional feature of the device that is essential to the invention, the design for life detection (so-called "life support") is to be mentioned, that is to say with the present invention because of the differences in brightness between the areas of the skin strips or papillary lines and the areas between the skin strips or papillary lines it is possible to observe or examine whether the illuminated object, for example the front area of the finger, is alive, that is to say, for example, through which blood flows and / or has a pulse. In this context, the device according to the present invention can be designed, for example, by comparing the results obtained for the two different wavelengths to determine the oxygen saturation in the blood of the front region of the finger.
Auch könnte mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Person nur dann als authentifiziert oder authorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenidentifikation.With the present invention, for example, a person could only be identified as authenticated or authorized if his or her current pulse rate deviates up or down from the stored pulse rate by no more than ten percent; the pulse frequency thus becomes a further criterion for personal identification.
Diese zusätzlichen, beispielsweise den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der zu identifizierenden Person vorzugsweise in der Auswerteeinheit rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einemThese additional biometric data, for example relating to the pulse rate, reduce the likelihood of errors in the identification process because they make it possible to distinguish the living finger of the person to be identified from an earlier impression of this finger. The existing data on the changes in the transparency of the front area of the finger make it possible to determine the pulse rate of the person to be identified, preferably in the evaluation unit, and the transparency curve obtained in this way is analogous to one
Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.Use electrocardiogram (EKG) for medical purposes.
Des weiteren sind mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlich angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß im Rahmen des Betriebs der vorliegenden Vorrichtung die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenidentifikation heranzuziehen .Furthermore, the device according to the present invention can also be used to determine optical images whose degree of sharpness is so high that even the sweat glands located in the front area of the finger, which are arranged differently in a person-specific manner, are clearly and clearly recognizable, so that within the scope of the operation of the present device there is the possibility of also using the sweat glands for person identification.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle auf der der Sensoreinheit zugewandten Seite der Fingerauflagefläche angeordnet. Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist, das heißt der vordere Bereich des Fingers der zu identifizierenden Person wird von seitlich unten angestrahlt.According to an advantageous further development of the present invention, the light source is arranged on the side of the finger support surface facing the sensor unit. This is a sufficient prerequisite for the light from the light source to be able to be emitted in the direction of the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger, i.e. the front area of the finger of the person to be identified is illuminated from the side below.
Des weiteren kann die Lichtquelle zweckmäßigerweise von der Sensoreinheit seitlich beabstandet angeordnet sein. Diese bauliche Trennung von Lichtquelle und Sensoreinheit ist insofern empfehlenswert, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung vermieden werden sollte, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle in die Sensoreinheit gelangt; vielmehr soll nur Licht in die vorzugsweise auf Halbleiterbasis, insbesondere auf Siliziumbasis, operierende Sensoreinheit gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der Hautleisten oder Papillarlinien, das heißt hinsichtlich des Fingerabdrucks trägt. Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation ist das Licht von der Lichtquelle auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche seitlich einstrahlbar. Diese Weiterbildung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Lichtquelle in bevorzugter Form seitlich neben oder bereits knapp auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche angeordnet ist; auch kann die Lichtquelle bei dieser Weiterbildung gleichsam liegend angeordnet sein und das Licht "flach" auf den vorderen Bereich des Fingers abstrahlen.Furthermore, the light source can expediently be arranged laterally spaced from the sensor unit. This structural separation of the light source and sensor unit is recommended insofar as, in order to achieve correct operation of the device, it should be avoided that light gets directly from the light source into the sensor unit; rather, only light should get into the sensor unit, which preferably operates on a semiconductor basis, in particular on a silicon basis, which was previously scattered in the interior of the front area of the finger and consequently carries information with regard to the skin strips or papillary lines, that is to say with regard to the fingerprint. According to a further development of the present device for person identification which is essential to the invention, the light from the light source can be laterally irradiated onto the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger. This development is particularly suitable when the light source is preferably arranged laterally next to or already just on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit; in this development, the light source can also be arranged to lie horizontally and emit the light "flat" onto the front area of the finger.
Optionalerweise kann die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist, so daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung infolge des gepulsten, exakt dosierbaren Lichts beispielsweise durchaus auch batteriebetrieben sein kann. In jedem Falle ist eine signifikante Reduzierung des zum Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlichen Stroms erzielbar, weil das Umgebungslicht Verwendung finden kann und das zusätzlich benötigte Licht mittels der adaptiven Lichtregelung exakt dosierbar ist. Hierbei bewegt sich die Impulsdauer der abgestrahlten Lichtpulse vorteilhafterweise in der Größenordnung von nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig Millisekunden .Optionally, the light source can be designed as a pulsed light source, which is designed for the emission of pulsed light, so that the device according to the present invention can, for example, also be battery-operated as a result of the pulsed, precisely metered light. In any case, a significant reduction in the current required to operate the device according to the present invention can be achieved because the ambient light can be used and the additionally required light can be precisely metered by means of the adaptive light control. The pulse duration of the emitted light pulses advantageously ranges from almost zero milliseconds to approximately ninety milliseconds.
In Korrespondenz hierzu kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Sensoreinheit angeordnet ist.In correspondence to this, the device according to the present invention can have at least one pulse generator unit for controlling the light source have, the pulse generator unit is expediently arranged between the light source and at least one control element for the sensor unit.
Um der zu identifizierenden Person den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung vorgesehen ist. Hierbei kann die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise mindestens eine einfarbige oder verschiedenfarbige Leuchtanzeige aufweisen, die die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung signalisiert (beispielsweise grünes Licht: "Vorrichtung ist zur Personenidentifikation bereit" oder auch "Vorrichtung hat Person ordnungsgemäß identifiziert"; rotes Licht: "Vorrichtung ist nicht zur Personenidentifikation bereit" oder auch "Vorrichtung hat Person nicht ordnungsgemäß identifiziert").In order to signal the respective operating state of the device to the person to be identified, according to a preferred embodiment of the present invention at least one display device is provided for displaying the different operating states of the device. In this case, the display device can expediently have at least one single-color or different-colored light display which signals the various operating states of the device (for example green light: "device is ready for person identification" or "device has properly identified person"; red light: "device is not for Personal identification ready "or" Device did not correctly identify person ").
Will man die vorliegende Erfindung in diesem Zusammenhang in besonders eleganter und/oder kompakter Weise ausgestalten, so empfiehlt es sich, die Anzeigeeinrichtung in die Lichtquelle zu integrieren und/oder die Anzeigeeinrichtung und die Lichtquelle einheitlich auszubilden.If the present invention is to be designed in a particularly elegant and / or compact manner in this context, it is advisable to integrate the display device into the light source and / or to design the display device and the light source uniformly.
Um beispielsweise auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der Vorrichtung zu ermöglichen, kann die Anzeigeeinrichtung die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften alternativen oder ergänzenden Ausgestaltungsform auch durch mindestens ein blinkendes und/oder pulsierendes Lichtsignal signalisieren. -In order, for example, to enable people with color vision problems to detect the respective operating state of the device, the display device can also use the various operating states of the device in accordance with an advantageous alternative or additional embodiment signal by at least one flashing and / or pulsating light signal. -
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Lichtquelle mindestens ein optisches System nachgeordnet. Ein derartiges optisches System übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System wird verhindert, daß die mittels ihres Fingerabdrucks zu identifizierende Person beim Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers die empfindliche und leicht beschädigbare Lichtquelle berühren kann.According to a particularly inventive development of the present invention, the light source is followed by at least one optical system. On the one hand, such an optical system has a certain protective function, that is to say the optical system prevents the person who can be identified by means of his fingerprint from touching the sensitive and easily damaged light source when placing the front area of the finger on it.
In besonders vorteilhafter Weise ist das optische System jedoch dafür ausgelegt, das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf die von der Sensoreinheit abgewandte Seite der Fingerauflagefläche umzulenken und/oder das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche gleichmäßig und/oder diffus zu verteilen.In a particularly advantageous manner, however, the optical system is designed to deflect the light emitted by the light source onto the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and / or the light emitted from the light source on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit uniformly and / or to distribute diffusely.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch ein informatives, vom vorderen Bereich des Fingers stammendes optisches Abbild des Fingerabdrucks entsteht. Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich.This ensures uniform illumination of the front area of the finger, which creates an informative optical image of the fingerprint originating from the front area of the finger. This is essential for a convincing functioning of the device according to the present invention.
In bevorzugter Weise ist das optische System als mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse, als mindestens ein Prisma, als mindestens ein Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet, wobei der Einsatz der vorgenannten optischen Elemente allein oder in Kombination beispielsweise vom zur Verfügung stehenden Platz oder vom erforderlichen Ausleuchtungsgrad abhängig ist.The optical system is preferably at least one filter, at least one lens, at least one prism, at least one Light guide, designed as at least one light guide element and / or as at least one mirror, the use of the aforementioned optical elements being used alone or in combination, for example, depending on the available space or the required degree of illumination.
Sowohl zur Erfüllung der vorstehend erläuterten Schutzfunktion als auch im Hinblick auf die Lichtverteilung bietet es sich an, für das Material des optischen Systems Kunststoff zu wählen. Kunststoff ist ein preiswerter und robuster Werkstoff, der insbesondere in transparenter Ausführung überzeugende optische Eigenschaften aufweist .In order to fulfill the protective function explained above and also with regard to the light distribution, it makes sense to choose plastic for the material of the optical system. Plastic is an inexpensive and robust material that has convincing optical properties, particularly in a transparent version.
Zur Erfüllung der vorstehend erläuterten Schutzfunktion kann es des weiteren zweckmäßig sein, wenn zumindest die von der Lichtquelle abgewandte Seite des optischen Systems mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist. Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optische System vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material auch die Reinigung des optischen Systems erleichtert wird.In order to fulfill the protective function explained above, it may further be expedient if at least the side of the optical system facing away from the light source is coated with at least one material which is transparent to the light of the light source, in particular material which is transparent to infrared light and / or visible light is. This protects the not infrequently sensitive optical system from damage, for example from being scratched by vandals, and / or from dirt, the cleaning of the optical system also being made easier by the coating with translucent material.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist auf der von der Sensoreinheit abgewandten, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehenen Seite der Fingerauflagefläche mindestens eine vorteilhafterweise ergonomisch geformte Fingerführung vorgesehen ist. Durch eine derartige Fingerführung, die beispielsweise in Form eines "Fingerschuhs" ausgebildet sein kann, wird einer Benutzerin oder einem Benutzer der Vorrichtung, beispielsweise einer zu identifizierenden Person, die Handhabung der Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert, da die zu identifizierende Person durch die Anordnung der Fingerführung instinktiv erfaßt, in welcher Position und an welcher Stelle der vordere Bereich des Fingers auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche zum Erfassen des Fingerabdrucks aufzulegen ist.According to a particularly inventive development of the present device, there is at least one on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit and intended to be placed on the front area of the finger advantageously ergonomically shaped finger guide is provided. Such a finger guide, which can be designed, for example, in the form of a "finger shoe", substantially simplifies the handling of the device not only in psychological but also in practical terms for a user of the device, for example a person to be identified, since the person to be identified instinctively detects through the arrangement of the finger guide, in which position and at which point the front area of the finger is to be placed on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit for detecting the fingerprint.
Soll die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in besonders geschickter Weise weitergebildet werden, so empfiehlt es sich, das optische System als Fingerführung auszubilden. Auf diese Weise werden die Vorzüge der Fingerführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten einer optimalen Plazierung des vorderen Bereichs des Fingers zum Erfassen des Fingerabdrucks, in zweckmäßiger Weise mit den Vorzügen des optischen Systems, nämlich unter anderem die Funktion als Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie das Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Fingers, verbunden.If the device according to the present invention is to be developed in a particularly skillful manner, it is advisable to design the optical system as a finger guide. In this way, the advantages of finger guidance, namely, among other things, ensuring an optimal placement of the front area of the finger for capturing the fingerprint, are expediently combined with the advantages of the optical system, namely, among other things, the function as a deflection component for the light generated and the Ensure a clean, uniform illumination of the front area of the finger to be illuminated, connected.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung in besonders vorteilhafter Weise geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der optionalerweise im optischen System implementierten Fingerführung eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.In this context, a special mention needs to be made that the adaptive light control can be used to achieve smooth and smooth transitions for the most varied areas of the composable overall picture in a particularly advantageous manner. Therefore, through the interaction of Adaptive light control with the optional finger guidance implemented in the optical system guarantees uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
Die im Hinblick auf die Beschichtung des optischen Systems mit lichtdurchlässigem Material vorstehend aufgestellten Maßgaben gelten auch für eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zumindest die von der Sensoreinheit abgewandte Seite der Fingerauflagefläche mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist. Hierbei kann eine derartige Beschichtung der Fingerauflagefläche insofern von erfindungswesentlicher Bedeutung sein, als eine unbeschädigte, das heißt unter anderem unverkratzte, und saubere Fingerauflagefläche für eine ordnungsgemäße Funktion der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation essentiell ist.The provisions set out above with regard to the coating of the optical system with translucent material also apply to an advantageous embodiment of the present invention, in which at least the side of the finger support surface facing away from the sensor unit has at least one material which is permeable to the light of the light source, in particular for infrared light and / or material permeable to visible light, is coated. In this case, such a coating of the finger support surface can be of essential importance in so far as an undamaged, that is, among other things, unscratched, and clean finger support surface is essential for the proper functioning of the present device for personal identification.
Sowohl im Falle des optischen Systems als auch im Falle der Fingerauflagefläche handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform um Lack.In the case of the optical system as well as in the case of the finger support surface, the material which is permeable to the light of the light source is, according to an advantageous embodiment, lacquer.
In bezug auf die vorliegende Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode (LED) ist, wobei der Vorzug derartiger lichtemittierender Dioden insbesondere darin zu sehen ist, daß diese sehr klein sind und demzufolge auch in Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, in denen im Zuge der Miniaturisierung wenig Raum zur Verfügung steht. Als weitere Pluspunkte sind das geringe Gewicht, die robuste Ausgestaltung, die niedrige Betriebsspannung und die hohe Lebensdauer der lichtemittierenden Dioden zu nennen.In relation to the present invention, it can be advantageous if the light source is a light-emitting diode (LED), the advantage of such light-emitting diodes being in particular that they are very small and consequently also in devices according to the present invention for Come in use little space is available in the course of miniaturization. The low weight, the robust design, the low operating voltage and the long service life of the light-emitting diodes are further plus points.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung strahlt die Lichtquelle infrarotes Licht ab, wobei das infrarote Licht beispielsweise eine Wellenlänge von etwa 900 Nanometer aufweisen kann. Die Lichtquelle, die in einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform auch infrarotes Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlen kann, sollte zur Vermeidung einer unverhältnismäßig hohen Aufheizung der Vorrichtung eine Leistung beispielsweise von etwa 0,1 Milliwatt bis etwa fünf Watt, im speziellen eine Leistung von etwa zwei Milliwatt bis etwa 100 Milliwatt, aufweisen.According to a preferred development of the present invention, the light source emits infrared light, wherein the infrared light can have a wavelength of approximately 900 nanometers, for example. The light source, which can also emit infrared light of two different wavelengths in an expedient embodiment, should have a power of, for example, about 0.1 milliwatt to about five watts, in particular a power of about two milliwatts to about, to avoid a disproportionately high heating of the device 100 milliwatts.
Um der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation eine gewisse Stabilität zu verleihen, ist die Sensoreinheit in zweckmäßiger Weise auf mindestens einer Trägereinheit angeordnet . Diese Trägereinheit wiederum kann auf mindestens einer Leiterplatteneinheit angeordnet sein.In order to give the present device for personal identification a certain stability, the sensor unit is expediently arranged on at least one carrier unit. This carrier unit in turn can be arranged on at least one circuit board unit.
Um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Fingers stammenden, das optische Abbild des Fingerabdrucks tragenden Lichts durch die Fingerauflagefläche zur Sensoreinheit zu gewährleisten, sind die Fasern in der Fingerauflagefläche gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder zur Austrittsfläche der Fingerauflagefläche orientiert.In order to ensure proper transport of the light originating from the front region of the finger and bearing the optical image of the fingerprint through the finger support surface to the sensor unit, the fibers in the finger support surface are essentially perpendicular to the entry surface and / or to the finger surface according to an embodiment essential to the invention Exit surface of the finger rest surface oriented.
Zu denselben Zwecken sind die Fasern in der Fingerauflagefläche gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Alternativ hierzu können die Fasern in der Fingerauflagefläche gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen zwei Richtungen aufweisen, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Hierbei ist eine Ausgestaltungsform bevorzugt, bei der die Fasern in der Fingerauflagefläche schichtweise angeordnet sind, wobei die Fasern innerhalb einer Schicht im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern zueinander benachbarter Schichten unter dem Winkel zueinander angeordnet sind.For the same purposes, the fibers in the finger rest area are arranged essentially parallel to one another in accordance with a preferred embodiment of the present invention. As an alternative to this, the fibers in the finger support surface can essentially have two directions, which are arranged at an angle to one another, according to a further development that is essential to the invention. In this case, an embodiment is preferred in which the fibers are arranged in layers in the finger support surface, the fibers within a layer being essentially parallel to one another and the fibers of mutually adjacent layers being arranged at an angle to one another.
Bei der vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungsform sind die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern der Fingerauflagefläche zweckmäßigerweise zum Transport von Licht auf die von der Sensoreinheit abgewandte Seite der Fingerauflagefläche vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern der Fingerauflagefläche zweckmäßigerweise zum Transport des optischen Abbilds des Fingerabdrucks zur Sensoreinheit vorgesehen sind.In the aforementioned preferred embodiment, the fibers of the finger support surface arranged in one direction at an angle to the other direction are expediently provided for the transport of light to the side of the finger support surface facing away from the sensor unit, while the fibers of the finger support surface arranged in the other direction are expediently intended for transport of the optical image of the fingerprint to the sensor unit are provided.
Einer besonderen Erwähnung bedarf in diesem Zusammenhang, daß durch die vorgenannte bevorzugte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern die Anordnung eines optischen Systems insofern obsolet sein kann, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers durch die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern der Fingerauflagefläche gewährleistet ist.A special mention needs in this connection that the arrangement of an optical system can be obsolete by the aforementioned preferred embodiment with two preferred directions for the fibers, as a uniform illumination of the front area of the finger by the in the one direction at an angle to the other direction fibers of the finger support surface is guaranteed.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation ist zumindest ein Teil der Fasern in der Fingerauflagefläche zumindest abschnittsweise von (licht) absorbierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben. Hierdurch wird etwaig von außen her durch eine Seitenfläche der Fasern einfallendes Licht und/oder von einer benachbarten Faser her einfallendes Licht absorbiert, so daß über jede Faser nur das an einem bestimmten Bereich in die Fingerauflagefläche eintretende Licht durch die Fingerauflagefläche zur Austrittsfläche derselben weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche der Fingerauflagefläche erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.According to a particularly inventive development of the present device for personal identification, at least some of the fibers in the finger support surface are at least partially surrounded by (light) absorbent material in the form of a coating and / or in the form of a sheath. As a result, light incident from outside through a side surface of the fibers and / or light incident from an adjacent fiber is absorbed, so that via each fiber only the light entering the finger rest area in a certain area is passed through the finger rest surface to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained on the entry surface of the finger support surface is reliably avoided.
Gemäß einer hierzu alternativen oder ergänzenden, ebenfalls besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation ist zumindest ein Teil der Fasern in der Fingerauflagefläche zumindest abschnittsweise von (licht) reflektierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser in bevorzugter Weise wieder von der Wandung dieser Faser in das Innere dieser Faser zurückreflektiert. Hierdurch wird der Transport des optischen Abbilds durch die Fingerauflagefläche zur Sensoreinheit insofern begünstigt, als jede Faser nur das an einem bestimmten Bereich in die Fingerauflagefläche eintretende Licht durch die Fingerauflagefläche zur Austrittsfläche derselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche der Fingerauflagefläche erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.According to an alternative or supplementary, also particularly inventive further development of the present device for person identification, at least some of the fibers in the finger support surface are at least partially surrounded by (light) reflecting material in the form of a coating and / or in the form of an envelope which surrounds the light in the respective fiber is preferably reflected back from the wall of this fiber into the interior of this fiber. As a result, the transport of the optical image through the finger support surface to the sensor unit is favored insofar as each fiber has only that on one transmits certain area entering the finger rest surface through the finger rest surface to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained on the entry surface of the finger support surface is reliably avoided.
Unabhängig von dem Gesichtspunkt des Weglassens des optischen Systems bietet sich für die Fingerauflagefläche eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist.Regardless of the aspect of omitting the optical system, there is an extension for the finger support surface that extends into the area above the light source, so that the latter is covered and protected from manual intervention.
Da die Sensoreinheit naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich des optischen Abbilds des Fingerabdrucks trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut ist, ist es empfehlenswert, innerhalb der Fingerauflagefläche mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht vorzusehen, da mittels dieser lichtundurchlässigen Sperrschicht verhindert wird, daß von der Lichtquelle emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Fingers zur Sensoreinheit gelangt. Die Sperrschicht kann hierbei beispielsweise in Form verschlossener Fasern realisiert sein.Since the sensor unit should of course only be reached by light that carries the information relating to the optical image of the fingerprint, that is to say that is scattered from the front area of the finger, it is advisable to provide at least one opaque barrier layer within the finger contact surface, since this means that it is opaque Barrier layer is prevented that light emitted by the light source reaches the sensor unit directly, that is to say without scattering in the front region of the finger. The barrier layer can be implemented, for example, in the form of closed fibers.
Denselben Zwecken wie die Sperrschicht innerhalb der Fingerauflagefläche dient mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht, die zwischen der Lichtquelle und der Sensoreinheit vorgesehen sein kann. In diesem Zusammenhang kann das Material der für das Licht der Lichtquelle undurchlässigen Sperrschicht beispielsweise Lack sein. Soll die vorliegende Vorrichtung zur Personenidentifikation in erfindungswesentlicher Weise weitergebildet werden, so ist mindestens ein vorzugsweise als Linearfilter ausgebildetes Filter vorgesehen, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Sensoreinheit mit Sicherheit auszuschließen.The same purposes as the barrier layer within the finger support surface serve at least one opaque barrier layer, which can be provided between the light source and the sensor unit. In this context, the material of the barrier layer impermeable to the light of the light source can be, for example, lacquer. If the present device for person identification is to be further developed in a manner essential to the invention, at least one filter, preferably a linear filter, is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to rule out oversaturation of the sensor unit with certainty.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung entfaltet, wenn die Sensoreinheit nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen "von selbst" in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch die Anordnung des Filters in zweckmäßiger Weise verhindert werden kann, denn durch dieses Filter kann die vorliegende Vorrichtung zur Personenidentifikation auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte. Hierzu weist das Filter in zweckmäßiger Weise einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter wirkt im Ergebnis wie eine "Dunkelkammer" (im Gegensatz etwa zum in der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 04 918 AI offenbarten Filter mit "Fenster", das keinen wirksamen Schutz gegen Übersättigung bieten und auch nicht die Funktion einer "Dunkelkammer" übernehmen kann) .In other words, this means that the adaptive light control has its optimum effect if, for example, the sensor unit does not go into a supersaturation state, for example, to some extent by normal daylight, such a supersaturation state being expediently prevented precisely by the arrangement of the filter can, because with this filter, the present device for person identification can also work with an illuminance of the ambient light of more than about 3,000 lux, a realistic upper limit being an illuminance of the ambient light of about 40,000 lux. For this purpose, the filter expediently has an absorption level of about 99 percent, that is to say the light-absorbing filter acts as a "dark room" as a result (in contrast to the filter with "window" disclosed in German Offenlegungsschrift DE 44 04 918 AI, that do not offer effective protection against oversaturation and cannot function as a "darkroom").
Die Anordnung des Filters innerhalb der vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation ist bestimmt durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der Vorrichtung. Jedoch erscheint es zweckmäßig, das Filter zwischen der Fingerauflagefläche und der Sensoreinheit anzuordnen; und/oder das Filter auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche anzuordnen; und/oder das Filter auf der der Sensoreinheit zugewandten Seite der Fingerauflagefläche anzuordnen; und/oder das Filter innerhalb der Fingerauflagefläche vorzusehen.The arrangement of the filter within the present Device for personal identification is determined by the structure, dimensions and purpose of the device. However, it seems appropriate to arrange the filter between the finger rest and the sensor unit; and / or to arrange the filter on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit; and / or to arrange the filter on the side of the finger support surface facing the sensor unit; and / or to provide the filter within the finger support surface.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" sein, den Absorptionsgrad des Filters über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds veränderlich auszugestalten.According to a particularly advantageous development of the present invention, it can be part of the adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), that is to say the "intelligent light control", to make the degree of absorption of the filter variable over the various areas of the optical image .
Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite des optischen Abbilds weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds geringer als in den Randbereichen des optischen Abbilds ist, was unter anderem damit zusammenhängt, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist.The background of this particularly advantageous further development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger are neither uniform nor constant over the entire width of the optical image, but are lower in the central areas of the optical image than in the Edge areas of the optical image is, which is connected among other things with the fact that the at least one light source is arranged laterally next to the finger support surface and that the light from the light source is directed towards the side facing away from the sensor unit and intended for placing the front area of the finger the finger rest surface can be blasted. As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the finger support surface facing away from the sensor unit than the lateral areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the side areas.
Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung der Absorptionsgrad des Filters in den Randbereichen des optischen Abbilds größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als der Absorptionsgrad des Filters in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds sein.To remedy this shortcoming, according to a preferred development of the present invention, the degree of absorption of the filter in the edge regions of the optical image can be greater, and in this case, for example, by a factor of 2 to 3 and / or by about six decibels to about ten decibels greater than the degree of absorption of the filter in the middle areas of the optical image.
Es handelt sich mithin um eine erfindungswesentliche optionale technische Maßnahme, bei der die Dichte des optischen Filters über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds dahingehend veränderlich ausgestaltet ist, daß die Dichte in den Randbereichen des Filters größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als die Dichte des Filters in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds ist.It is therefore an optional technical measure that is essential to the invention, in which the density of the optical filter is designed to be variable over the various areas of the optical image such that the density in the edge areas of the filter is greater, for example by a factor of 2 to 3 and / or greater by approximately six decibels to approximately ten decibels than the density of the filter in the central regions of the optical image.
Hierdurch kann auf elegante, mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist, wobei der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds so gewählt werden kann, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/m Streulichtintensität/ -kontrast und jeweiligem Absorptionsgrad direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der vorliegenden Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.As a result, the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas are weaker than in the lateral areas can be compensated for in an elegant manner, which is accomplished by means of optical modulation is, the degree of absorption can be selected selectively over the various areas of the optical image such that the output signal, which is directly proportional to the quotient of the respective scattered light intensity / contrast and the respective degree of absorption, is of approximately constant intensity; This technical measure significantly improves the quality of the results that can be obtained with the present device.
In diesem Zusammenhang sollte nicht übersehen werden, daß die vorstehend dargelegte optionale technische Maßnahme der optischen Modulation gegenüber der weiter oben dargelegten optionalen technischen Maßnahme der elektronischen Modulation mittels Verstärkungsfaktor den weiteren Vorteil aufweist, daß eine Verstärkung von Störeinflüssen, wie etwa von elektronischem Rauschen oder dergleichen, insbesondere in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds beim optischen Modulieren ausgeschlossen ist; vielmehr können derartige unerwünschte Störeinflüsse durch das optische Modulieren sogar noch reduziert werden.In this context, it should not be overlooked that the optional technical measure of optical modulation set out above has the further advantage over the optional technical measure of electronic modulation by means of a gain factor that amplification of interference, such as electronic noise or the like, has especially in the middle areas of the optical image when optical modulation is excluded; on the contrary, such undesirable interferences can even be reduced by optical modulation.
Um ein unmittelbares, nicht durch Störeinflüsse verfälschtes Erfassen der Lichtsignale durch die Sensoreinheit zu ermöglichen, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Sensoreinheit unmittelbar an die Fingerauflagefläche angrenzt und/oder bei der die Sensoreinheit an der Austrittsfläche der Fingerauflagefläche angebracht ist .In order to enable a direct detection of the light signals by the sensor unit which is not falsified by interference, an embodiment is preferred in which the sensor unit is directly adjacent to the finger support surface and / or in which the sensor unit is attached to the exit surface of the finger support surface.
Die Sensoreinheit kann in zweckmäßiger Weise mindestens ein auf CMOS-Technik basierendes Bauelement oder mindestens eine auf CMOS-Technik basierende Schaltung aufweisen (CMOS = complementary MOS) .The sensor unit can expediently have at least one based on CMOS technology Have component or at least one circuit based on CMOS technology (CMOS = complementary MOS).
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann mindestens ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder mindestens eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD = Charge coupled device) vorgesehen sein. Hierbei kann es sich insbesondere um mindestens eine Einbereich-CCD handeln, die als lichtsensitive Einheit fungiert und die keinen gesonderten lichtgeschützten Bereich aufweist .Alternatively or in addition to this, at least one charge-coupled device or at least one charge-coupled circuit (CCD = charge coupled device) can be provided. In particular, this can be at least one single-area CCD which functions as a light-sensitive unit and which has no separate light-protected area.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als vorteilhaft zu schätzen wissen, daß bei CCD-Sensoreinheiten eine Halbleiterfläche benötigt wird, die lediglich der Hälfte der konventionellerweise benötigten Fläche entspricht, denn bei CCD-Sensoreinheiten kann das erhaltene Bild unmittelbar in der Dunkelphase ausgelesen werden und muß nicht, wie bei konventionellen Sensoreinheiten, in einen lichtunempfindlichen Bereich transportiert werden, der zumeist fünfzig Prozent der Sensorfläche einnimmt und aus dem schließlich ausgelesen wird.In this context, the person skilled in the art will appreciate as advantageous that a semiconductor area is required in the case of CCD sensor units which corresponds to only half of the area conventionally required, since in the case of CCD sensor units the image obtained can be read out immediately in the dark phase and does not have to be , as in conventional sensor units, are transported into a light-insensitive area, which usually takes up fifty percent of the sensor area and from which it is finally read.
Der Bildaufbau und das Auslesen der Ladungen erfolgen hierbei in der lichtsensitiven Einheit in integrierter Form, wobei der Vorgang des Bildaufbaus und der Vorgang des Auslesens der Ladungen zwar zeitlich, im Unterschied zu Zweibereich-CCDs nicht jedoch räumlich voneinander getrennt sind. Hierbei zeichnen sich Einbereich-CCDs unter anderem dadurch aus, daß sie im Vergleich zu Zweibereich-CCDs bedeutend einfacher und kostengünstiger herstellbar sind, weil bei Einbereich-CCDs die Anzahl an Bauteilen bei im wesentlichen gleichen Abmessungen der lichtsensitiven Einheit lediglich halb so groß wie bei Zweibereich-CCDs ist.The image build-up and the reading of the charges take place in the light-sensitive unit in an integrated form, the process of the image build-up and the process of reading the charges being temporally separate from one another in contrast to two-area CCDs. One-area CCDs are distinguished, inter alia, by the fact that they are significantly easier and cheaper to produce than two-area CCDs, because the number of single-area CCDs Components with essentially the same dimensions of the light-sensitive unit is only half as large as in two-area CCDs.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang allerdings, daß Einbereich-CCDs bei kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung des zu beleuchtenden Objekts nicht einsetzbar sind, da bei simultanem Ablauf des Bildaufbauvorgangs und des Auslesevorgangs eine unerwünschte Vermischung der entstehenden Bilder erfolgen würde .In this context, however, it must be taken into account that single-area CCDs cannot be used with continuous or steady illumination of the object to be illuminated, since an undesired mixing of the resulting images would occur if the image construction process and the reading process were carried out simultaneously.
Aus diesem Grunde kann, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist. In Korrespondenz hierzu kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Sensoreinheit angeordnet ist.For this reason, as already stated above, the light source can be designed as a pulsed light source which is designed for the emission of pulsed light. In correspondence to this, the device according to the present invention can have at least one pulse generator unit for controlling the light source, the pulse generator unit advantageously being arranged between the light source and at least one control element for the sensor unit.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft zu schätzen wissen, daß die Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers mit Lichtpulsen eine signifikante Reduzierung der Instabilitäten und Ungleichmäßigkeiten im erhaltenen optischen Abbild des Fingerabdrucks und daraus resultierend auch in den erzeugten elektrischen Signalen nach sich zieht.The person skilled in the art will appreciate in this connection as particularly advantageous that the illumination of the front area of the finger with light pulses results in a significant reduction in the instabilities and irregularities in the optical image of the fingerprint obtained and, as a result, also in the electrical signals generated.
Diese Effekte sind eine unmittelbare Folge der zeitlich kurzen Lichtpulse von vorzugsweise etwa einer Millisekunde Dauer, wobei der Einfluß des Blutflusses im zu durchleuchtenden vorderen Bereich des Fingers auf die Qualität des erhaltenen optischen Abbilds des Fingerabdrucks zu einer vernachlässigbaren Größe wird.These effects are a direct consequence of the temporally short light pulses, preferably lasting about one millisecond, the influence of the Blood flow in the front area of the finger to be examined on the quality of the optical image of the fingerprint obtained becomes a negligible size.
Des weiteren wird durch die Reduzierung der Bildaufbauzeit auch der Einfluß der Umgebungslichtverhältnisse auf die optische Abbildung des Hautreliefs in entscheidender Weise verringert.Furthermore, the influence of the ambient light conditions on the optical image of the skin relief is decisively reduced by the reduction in the image construction time.
Demzufolge ist durch den Einsatz der Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit geschaffen, anstelle verschwommener optischer Abbilder, die bei Verwendung einer stetigen Beleuchtung und einer mit der Bildvorlaufzeit korrespondierenden Belichtungszeit entstehen, klare und scharfe optische Abbilder des Fingerabdrucks zu erhalten, in denen sämtliche Informationen über das Innere und/oder über die Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers zu einem bestimmten Zeitpunkt enthalten sind.Accordingly, by using the device for personal identification according to the present invention, it is possible to obtain clear and sharp optical images of the fingerprint, in which all, instead of blurry optical images, which arise when using constant lighting and an exposure time corresponding to the image lead time Information about the interior and / or the surface of the front area of the finger at a given time is included.
Diese Qualitätsverbesserung der erhaltenen Abbilder erlaubt es, die Fehlerhäufigkeit und -Wahrscheinlichkeit bei der Personenidentifizierung in signifikanter Weise zu reduzieren. Auch ist es nunmehr möglich, durch Bildfolgenbearbeitung den Informationsgehalt der daktyloskopischen Abbilder infolge Gewinnung zusätzlicher biometrischer Daten, beispielsweise der Besonderheiten des Pulses, der zu identifizierenden Person zu erhöhen und somit die Sicherheit der Personenidentifikation weiter zu verbessern.This improvement in the quality of the images obtained makes it possible to significantly reduce the frequency and probability of errors in person identification. It is now also possible to increase the information content of the dactyloscopic images as a result of obtaining additional biometric data, for example the peculiarities of the pulse, of the person to be identified by image sequence processing and thus to further improve the security of the person identification.
Der Einsatz von Pulslichtquellen führt nicht nur zur vorstehend beschriebenen wesentlichen Verbesserung der Bildqualität, sondern erlaubt es auch, mindestens eine Kamera mit Einbereich-CCDs als lichtsensitiven Einheiten einzusetzen. Der Einsatz von Einbereich-CCDs ermöglicht es, qualitativ hochwertige Abbildungen größerer Flächen zu erhalten. Diese Vergrößerung der Flächen führt zusammen mit der Verbesserung der Stabilität der optischen Abbilder zu einer weiteren Verringerung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei derThe use of pulsed light sources not only leads to Significant improvement in image quality described above, but also allows at least one camera with single-area CCDs to be used as light-sensitive units. The use of single-area CCDs enables high-quality images of larger areas to be obtained. This enlargement of the areas, together with the improvement in the stability of the optical images, leads to a further reduction in the probability of errors in the
Personenidentifizierung .Personal identification.
Hierbei ist die Herstellung von Einbereich-CCDs mit einer Diagonale des lichtsensitiven Bereichs von beispielsweise etwa 16 Millimeter bis beispielsweise etwa 24 Millimeter und mit einem faseroptischen Eingang eine technisch eher unkomplizierte Aufgabe, wodurch es möglich ist, relativ einfache und preiswerte Vorrichtungen zur Personenidentifizierung herzustellen. Des weiteren entstehen in Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einbereich-CCDs geringere Informationsverzerrungen als in Vorrichtungen mit anderen Arten der Ladungsverschiebung .The production of single-area CCDs with a diagonal of the light-sensitive area of, for example, approximately 16 millimeters to, for example, approximately 24 millimeters and with a fiber-optic input is a technically rather uncomplicated task, which makes it possible to produce relatively simple and inexpensive devices for personal identification. Furthermore, devices according to the present invention with single-area CCDs have less information distortion than devices with other types of charge transfer.
Der Einsatz von Einbereich-CCDs in mit kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung arbeitenden Geräten ist nicht möglich, weil das kontinuierliche bzw. stetige Licht nicht nur während der Bildaufbauphase, sondern auch während der Auslesephase auf die CCDs fällt und mithin eine Vermischung der Ladungen eintreten würde, was die Gewinnung klarer optischer Abbilder des Hautreliefs des vorderen Bereichs des Fingers unmöglich machen würde . Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in der Zeichnung anhand der Figuren 1 bis 4C beschrieben, durch die in exemplarischer Form drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind.The use of single-range CCDs in devices that work with continuous or steady lighting is not possible because the continuous or steady light falls on the CCDs not only during the image build-up phase, but also during the readout phase, and thus the charges would mix, which would make it impossible to obtain clear optical images of the skin relief of the front area of the finger. Further refinements, features and advantages of the present invention are described below in the drawing with reference to FIGS. 1 to 4C, by way of example three exemplary embodiments of the device for person identification according to the present invention are illustrated.
Es zeigt :It shows :
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einerFigure 1 shows a first embodiment of a
Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung;Personal identification device according to the present invention;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung;Figure 2 shows a second embodiment of a device for personal identification according to the present invention;
Figur 3A ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung;Figure 3A shows a third embodiment of a device for personal identification according to the present invention;
Figur 3B einen Ausschnitt aus derFigure 3B shows a section of the
Fingerauflagefläche der Vorrichtung zur Personenidentifikation aus Figur 3A;Finger support surface of the device for person identification from FIG. 3A;
Figur 3C den Ausschnitt aus der Fingerauflagefläche aus Figur 3B im teilweisen Aufriß;FIG. 3C shows the section from the finger rest area from FIG. 3B in partial elevation;
Figur 4A ein Diagramm, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite des optischen Abbilds aufgetragen ist ; Figur 4B ein Diagramm, in dem die bei derFIG. 4A is a diagram in which the contrast of the light scattered in the interior of the front region of the finger is plotted schematically over the width of the optical image; Figure 4B is a diagram in which the at
Vorrichtung zur Personenidentifikation aus Figur 1 gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite des optischen Abbilds aufgetragen ist; undDevice for personal identification from Figure 1 selected amplification of the electrical signals is applied schematically across the width of the optical image; and
Figur 4C ein Diagramm, in dem die bei derFigure 4C is a diagram in which the at
Vorrichtung zur Personenidentifikation aus Figur 2 gewählte Absorption schematisch über die Breite des optischen Abbilds aufgetragen ist.Device for personal identification from Figure 2 selected absorption is applied schematically across the width of the optical image.
Gleiche oder ähnliche Bestandteile oder Merkmale der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 4C mit identischen Bezugszeichen versehen.Identical or similar components or features of the invention are provided with identical reference symbols in FIGS. 1 to 4C.
Die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels eines Fingerabdrucks dienen der Aufnahme und Verarbeitung von Fingerabdrücken und können in beliebigen Bereichen zum Einsatz gebracht werden, in denen eine Personenidentifikation notwendig ist. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang das Gebiet der Computertechnik, der Einlaßsysteme, der Kriminalistik, der Medizin, der Schutzsysteme im allgemeinen sowie der Banken- und Finanzbereich genannt werden.The three exemplary embodiments of a device for personal identification by means of a fingerprint shown in FIGS. 1 to 3A serve to record and process fingerprints and can be used in any areas in which personal identification is necessary. Examples in this context include the field of computer technology, entry systems, criminalistics, medicine, protection systems in general, and the banking and finance sector.
Hierbei zeichnen sich die in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels eines Fingerabdrucks dadurch aus, daß einerseits eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers möglich ist, andererseits jedoch sowohl die Vorrichtung zur Personenidentifikation selbst vollständig einsehbar ist als auch der Vorgang der Personenidentifikation für die zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist.The three exemplary embodiments of a device for personal identification by means of a fingerprint shown in FIGS. 1 to 3A are characterized in that, on the one hand, one Sufficient, reliable results, timely illumination of the front area of the finger is possible, on the other hand, however, both the device for person identification itself is completely visible and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified.
Dies ist realisiert, indem die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels eines Fingerabdrucks jeweils vier symmetrisch zur Sensoreinheit 40 angeordnete Lichtquellen 10 zum Beleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers (von diesen jeweils vier Lichtquellen 10 sind in den Figuren 1 bis 3A aus Gründen der übersichtlichen Darstellung jeweils nur zwei gezeigt) und eine faseroptische Fingerauflagefläche 30 zum Abnehmen eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks aufweisen.This is realized in that the three exemplary embodiments of a device for person identification by means of a fingerprint shown in FIGS. 1 to 3A each have four light sources 10 arranged symmetrically to the sensor unit 40 for illuminating the front area of a finger (four of which are light sources 10 each in FIGS. 1 and 4) to 3A for reasons of clarity, only two are shown) and have a fiber-optic finger support surface 30 for removing an optical image of the fingerprint.
Durch die Fingerauflagefläche 30 wird das optische Abbild des Fingerabdrucks zu einer Sensoreinheit 40 transportiert, in der das optische Abbild des Fingerabdrucks in elektrische Signale umgewandelt wird. Die Sensoreinheit 40 ist auf einer Trägereinheit 50 angeordnet, die wiederum auf einer Leiterplatteneinheit 60 angeordnet ist.Through the finger support surface 30, the optical image of the fingerprint is transported to a sensor unit 40, in which the optical image of the fingerprint is converted into electrical signals. The sensor unit 40 is arranged on a carrier unit 50, which in turn is arranged on a circuit board unit 60.
Entscheidend ist nun, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben der Fingerauflagefläche 30 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche 30 abstrahlbar ist . Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite, wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des vorderen Bereichs des Fingers eindringt und dort gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung der faseroptischen Fingerauflagefläche 30 erfolgt; mithin basiert die anhand der Figuren 1 bis 4C veranschaulichte Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt das optische Abbild des Fingerabdrucks wird als Durchlichtbild verarbeitet.It is crucial that the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger. The light falls on the front area of the finger essentially from the side, with at least some of the light penetrating into the interior of the front area of the finger and being scattered there, the scattering essentially in all directions, including in particular in Direction of the fiber optic finger rest 30 takes place; consequently, the invention illustrated with reference to FIGS. 1 to 4C is based to a certain extent on the transmitted light technology, ie the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.
Indem nun beim Vorgang der Personenidentifikation die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf der Fingerauflagefläche 30 aufliegt, "verschließen" die Hautleisten oder Papillarlinien bereichsweise die Eingänge der Fasern 310 (vgl. die Figuren 3B und 3C) der Fingerauflagefläche 30, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen der faseroptischen Fingerauflagefläche 30 kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreutes, sogenanntes Durchgangslicht in die Fingerauflagefläche 30 gelangt .Since the surface of the front area of the finger carrying the skin strips or papillary lines rests on the finger support surface 30 during the process of the person identification, the skin strips or papillary lines "close" the entrances of the fibers 310 (see FIGS. 3B and 3C) of the finger support surface 30, so that in these areas of the fiber optic finger support surface 30 which are closed by the skin strips or papillary lines, so-called passage light which is scattered or only very little in the interior of the front region of the finger reaches the finger support surface 30.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30 und demzufolge durch die Fingerauflagefläche 30 zur Sensoreinheit 40, so daß ein äußerst sensibles Instrument zur Identifizierung von Personen anhand des Fingerabdrucks, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien bereitgestellt ist.In the areas of the recesses between the skin strips or papillary lines, on the other hand, more scattered light enters the fibers 310 of the finger support surface 30 and consequently through the finger support surface 30 to the sensor unit 40, so that an extremely sensitive instrument for identifying people on the basis of the fingerprint, in particular on the basis of the areas the skin strips or Papillary lines and based on the areas between the skin strips or papillary lines is provided.
Die Fasern 310 in der Fingerauflagefläche 30 sind von (licht ) reflektierendem Material in Form einer Beschichtung umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser 310 wieder von der Wandung dieser Faser 310 in das Innere dieser Faser 310 zurückreflektiert. Hierdurch wird der Transport des optischen Abbilds durch die Fingerauflagefläche 30 zur Sensoreinheit 40 insofern begünstigt, als jede Faser 310 nur das an einem bestimmten Bereich in die Fingerauflagefläche 30 eintretende Licht durch die Fingerauflagefläche 30 zur Austrittsfläche derselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche der Fingerauflagefläche 30 erhaltenen Lichtmusters vermieden.The fibers 310 in the finger support surface 30 are surrounded by (light) reflecting material in the form of a coating, which reflects the light in the respective fiber 310 back from the wall of this fiber 310 into the interior of this fiber 310. As a result, the transport of the optical image through the finger support surface 30 to the sensor unit 40 is favored to the extent that each fiber 310 only transmits the light entering the finger support surface 30 at a certain area through the finger support surface 30 to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained on the entry surface of the finger support surface 30 is avoided.
Das derart aufgenommene optische Abbild desThe optical image of the thus recorded
Fingerabdrucks gelangt mithin durch die Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30 in die der Fingerauflagefläche 30 nachgeordnete Sensoreinheit 40 und wird dann mittels der der Sensoreinheit 40 nachgeordneten Auswerteeinheit analysiert und verarbeitet .The fingerprint thus passes through the fibers 310 of the finger support surface 30 into the sensor unit 40 downstream of the finger support surface 30 and is then analyzed and processed by means of the evaluation unit downstream of the sensor unit 40.
Hierbei ist aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien mit der in den Figuren 1 bis 4C gezeigten Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers, lebt, das heißt beispielsweise von Blut durchflössen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist (sogenannter "life support").Because of the differences in brightness between the areas of the skin strips or papillary lines and the areas between the skin strips or papillary lines, the invention shown in FIGS. 1 to 4C also makes it possible to observe or examine whether the illuminated object, for example the front area of the finger, lives, that is, for example, through which blood flows and / or has a pulse (so-called "life support").
So kann mit der in den Figuren 1 bis 4C veranschaulichten Erfindung eine Person nur dann als authentifiziert oder authorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenidentifikation.Thus, with the invention illustrated in FIGS. 1 to 4C, a person can only be identified as authenticated or authorized if their current pulse rate deviates up or down by no more than ten percent from the stored pulse rate; the pulse frequency thus becomes a further criterion for personal identification.
Diese zusätzlichen, den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der zu identifizierenden Person rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einemThese additional biometric data relating to the pulse beat reduce the likelihood of errors in the identification process because they make it possible to distinguish the living finger of the person to be identified from an earlier impression of this finger. The existing data on the changes in the transparency of the front area of the finger allow the pulse rate of the person to be identified to be determined mathematically and the transparency curve obtained in this way analogously to
Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.Use electrocardiogram (EKG) for medical purposes.
Des weiteren sind mit der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3A auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlich angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß im Rahmen des Betriebs der anhand der Figuren 1 bis 3A veranschaulichten Vorrichtung die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenidentifikation heranzuziehen . Die in den Figuren 1 bis 3A exemplarisch dargestellte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierbei vollständig einsehbar, und der Vorgang der Personenidentifikation ist für die zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent, da diese Person den vorderen Bereich ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise lediglich auf die Fingerauflagefläche 30 legen muß, nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in eine Öffnung stecken muß.Furthermore, the device according to FIGS. 1 to 3A can also be used to determine optical images whose degree of sharpness is so high that even the sweat glands located in the front region of the finger, which are arranged differently for each person, are clearly and clearly recognizable, so that during operation The device illustrated with reference to FIGS. 1 to 3A offers the possibility of also using the sweat glands for personal identification. The device according to the present invention, shown by way of example in FIGS. 1 to 3A, is completely visible, and the process of person identification is comprehensible and transparent for the person to be identified, since this person only psychologically expediently places the front area of his finger on the finger support surface 30 must put, but does not have to put the finger in a cavity or in an opening.
Die anhand der in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispiele veranschaulichte Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, daß die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den UmgebungslichtVerhältnissen regelbar ist, das heißt es wird eine adaptive Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), mithin eine Art "intelligente LichtSteuerung" bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung bzw. der die Vorrichtung steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpassen.The invention illustrated with reference to the three exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3A is characterized in that the duration and the intensity of the light pulses emitted by the light sources 10 can be regulated as a function of the ambient light conditions, i.e. adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), thus providing a type of "intelligent light control", by means of which the deficits in changing ambient light conditions, such as changing room lighting or changing solar radiation, can be compensated for by the ones shown in FIGS. 1 to 3A adapt three exemplary embodiments of the device or the algorithm controlling the device to the respective lighting conditions.
Hierzu ist bei den drei in den Figuren 1 bis 3A veranschaulichten exemplarischen Vorrichtungen zur Personenidentifikation jeweils ein Steuerungsmittel 40, 70 zum Regeln der Dauer und der Intensität der Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel 40, 70, das als digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital signal processor) mit MikroController ausgebildet ist, ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und in ihrer Intensität exakt auf tatsächlich benötigte Lichtmenge dosiert sind.For this purpose, in the three exemplary devices for person identification illustrated in FIGS. 1 to 3A, a control means 40, 70 is provided for regulating the duration and the intensity of the light pulses. With this control 40, 70, which is designed as a digital signal processing unit (DSP = digital signal processor) with a microcontroller, a continuous or temporary measuring method can be carried out, with which a permanently good image quality can be determined and with which, if necessary, an optimal saturation that is matched to the contrast and depth of field short-term light pulses can be achieved, the duration and intensity of the short-term light pulses being metered exactly to the actually required amount of light.
Das Steuerungsmittel 40, 70 weist ein Erfassungsmodul 40 zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse auf, wobei das Erfassungsmodul 40 bei den drei Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 3A einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet ist.The control means 40, 70 has a detection module 40 for detecting the ambient light conditions, the detection module 40 in the three exemplary embodiments in FIGS. 1 to 3A being embodied uniformly with the sensor unit 40.
Dem Erfassungsmodul 40 ist jeweils ein Auswertemodul 70a zum Bestimmen der Dauer und der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul 40 erfaßten Umgebungslichtverhältnisse nachgeschaltet, wobei das Auswertemodul 70a einheitlich mit einer Auswerteeinheit 70a ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.The detection module 40 is followed by an evaluation module 70a for determining the duration and the intensity of the light pulses in adaptation to the ambient light conditions detected by the detection module 40, the evaluation module 70a being designed uniformly with an evaluation unit 70a, which is arranged downstream of the sensor unit 40 and after which will be discussed in detail.
Dem Erfassungsmodul 40 ist ebenfalls jeweils ein Speichermodul 70b zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten nachgeschaltet, wobei das Speichermodul 70b einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit 70b ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die nachfolgend noch im Detail eingegangen wird. Hat nun das Erfassungsmodul 40 die jeweiligen Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, so werden diese im Auswertemodul 70a ausgewertet und analysiert, wobei im Auswertemodul 70a ein Vergleich mit im Speichermodul 70b gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.A storage module 70b for storing threshold values intended for regulating the duration and the intensity of the light pulses is likewise connected downstream of the detection module 40, the storage module 70b being configured uniformly with at least one storage unit 70b, which is arranged downstream of the sensor unit 40 and to which subsequently is discussed in detail. If the detection module 40 has detected the respective ambient light conditions, these are evaluated and analyzed in the evaluation module 70a, a comparison being made in the evaluation module 70a with predetermined threshold values stored in the memory module 70b.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs werden die Lichtquellen 10, die mit dem Steuerungsmittel 40, 70 und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul 70a in Verbindung stehen, vom Steuerungsmittel 40, 70 angesprochen, wobei die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.Depending on the result of this comparison, the light sources 10, which are connected to the control means 40, 70 and in this case in particular to the evaluation module 70a, are addressed by the control means 40, 70, the duration and the intensity of the light pulses emitted by the light sources 10 being indicated the ambient light conditions determined are adapted.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, ...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin ein kontrastreiches und tiefenscharfes Abbild des Fingerabdrucks zu erhalten.As a result, the light pulses can be designed dynamically and adaptively both in terms of their duration and their intensity, so that they can be used for any type of ambient light (e.g. strong sunshine, weak sunshine, dim light, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, ...) to provide the required light exposure and thus to obtain a high-contrast and deep image of the fingerprint.
Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht . Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrastund Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die anhand der Figuren 1 bis 3A exemplarisch veranschaulichte Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als einhundert Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.In particular, with the adaptive light control illuminances from zero lux to about 40,000 lux can be realized, the latter illuminance value roughly corresponding to direct sunlight. The results that can be achieved with this adaptive light control have a contrast and depth of field increase of up to approximately eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, the results using FIGS. 1 to 3A Exemplarily illustrated type of light control has the advantage that it can meter and provide the required amount of light in a time range of less than one hundred milliseconds with changing lighting conditions, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
Mithin ist der entscheidende Vorteil der anhand der drei Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 3A exemplarisch gezeigten Vorrichtung in der "intelligenten Ansteuerung" zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich eines Fingers, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung bei der Vorrichtung zur Personenidentifikation gemäß den Figuren 1 bis 3A mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist.The decisive advantage of the device shown by way of example with reference to the three exemplary embodiments in FIGS. 1 to 3A can thus be seen in the "intelligent control" which, as it were, adjusts the amount of light radiated to a certain extent and adjusts it around the object to be illuminated, that is to say all around the front area of a finger, calculated separately for each area and made available, so that overexposure or underexposure in the device for person identification according to FIGS. 1 to 3A is excluded with a probability bordering on certainty.
Auch ermöglicht die in den Figuren 1 bis 4C dargestellte Erfindung die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Fingers , und zwar unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird.The invention shown in FIGS. 1 to 4C also enables uniform illumination of an object, for example the front region of a finger, regardless of the thickness of the object, which, moreover, also has a more or less strong light conductivity or a more or less strong one Can have reflectivity, and regardless of whether this object is now illuminated frontally, laterally and / or from the back by stray light.
Demzufolge spielt es auch keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird; lediglich die Dauer und die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln. Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein Fingerbild ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.As a result, it doesn't matter at what angle and from which point light is shining towards it illuminating object is irradiated; only the duration and the intensity of the additional light required must be regulated individually for each area. The advantages of the present adaptive light control ultimately lead to the fact that a finger image can be determined without any significant change in the exposure times while maintaining the full contrast and depth of field.
Wie bereits vorstehend angedeutet, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung in den Figuren 1 bis 3A vorgesehene Steuerungsmittel 40, 70 ein Erfassungsmodul 40, ein Auswertemodul 70a und ein Speichermodul 70b auf. Ist nun das Erfassungsmodul 40 einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet (vgl. die Figuren 1 bis 3A) , so kann sich die photoempfindliche Fläche der Sensoreinheit 40 mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche Lichtmenge anfordern, was in vorzüglicher Weise funktioniert, denn das Auswertemodul 70a der Steuerungsmittel 40, 70 ist einheitlich mit der Auswerteeinheit 70a ausgebildet.As already indicated above, the control means 40, 70 provided for the implementation of the adaptive light control in FIGS. 1 to 3A has a detection module 40, an evaluation module 70a and a memory module 70b. If the detection module 40 is now embodied uniformly with the sensor unit 40 (cf. FIGS. 1 to 3A), the photosensitive surface of the sensor unit 40 can to a certain extent itself request the required amount of light for each of its areas by means of the adaptive light control works excellently, because the evaluation module 70a of the control means 40, 70 is formed uniformly with the evaluation unit 70a.
Mithin ist die adaptive Lichtregelung in der Lage, für jeden Bereich der Fläche der Sensoreinheit 40 die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und hinsichtlich Intensität im Auswertemodul 70a in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.The adaptive light control is therefore able to calculate and immediately deliver the amount of light required in view of the ambient light conditions with regard to duration and intensity in the evaluation module 70a with respect to an optimal saturation for each area of the surface.
In bezug auf die Wirkungen der adaptiven Lichtregelung ist bei den in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von substantieller Bedeutung, daß jeweils ein als Linearfilter ausgebildetes Filter 90 vorgesehen ist, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Sensoreinheit 40 mit Sicherheit auszuschließen .With regard to the effects of the adaptive light control, the three exemplary embodiments shown in FIGS In the present invention it is of substantial importance that a filter 90 designed as a linear filter is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to rule out oversaturation of the sensor unit 40 with certainty.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung in den Figuren 1 bis 3A dann entfaltet, wenn die Sensoreinheit 40 nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen "von selbst" in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch die Anordnung des Filters 90 verhindert wird, denn durch dieses Filter 90 kann die anhand der Figuren 1 bis 3A exemplifizierte Vorrichtung zurIn other words, this means that the adaptive light control has its optimal effect in FIGS. 1 to 3A if the sensor unit 40 does not, for example, go into a state of supersaturation "by itself" as a result of normal daylight, such a state of supersaturation being precisely due to that Arrangement of the filter 90 is prevented, because the filter 90, the device exemplified with reference to Figures 1 to 3A for
Personenidentifikation auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte. Hierzu weist das Filter 90 einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter 90 wirkt im Ergebnis wie eine "Dunkelkammer" .Personal identification also work with an illuminance of the ambient light of more than about 3,000 lux, with a realistic upper limit being an illuminance of the ambient light of about 40,000 lux. For this purpose, the filter 90 has an absorption level of approximately 99 percent, that is to say the light-absorbing filter 90 acts as a "dark room" as a result.
Die Anordnung des Filters 90 innerhalb der jeweiligen Vorrichtung zur Personenidentifikation ist bestimmt durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der Vorrichtung. So ist beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 1) das Filter 90 zwischen der Fingerauflagefläche 30 und der Sensoreinheit 40 angeordnet; beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2) das Filter 90 auf der der Sensoreinheit 40 zugewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 und hierbei innerhalb der Fingerauflagefläche 30 angeordnet ; und beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 3) das Filter 90 auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 angeordnet .The arrangement of the filter 90 within the respective device for personal identification is determined by the structure, dimensions and purpose of the device. In the first exemplary embodiment (cf. FIG. 1), the filter 90 is arranged between the finger support surface 30 and the sensor unit 40; in the second exemplary embodiment (see FIG. 2) the filter 90 on that of the sensor unit 40 facing side of the finger support surface 30 and arranged here within the finger support surface 30; and in the third exemplary embodiment (cf. FIG. 3) the filter 90 is arranged on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40.
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllen die Lichtquellen 10 (vgl. die Figuren 1 bis 3A) bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers bei den anhand der Figuren 1 bis 3A veranschaulichten drei Ausführungsbeispielen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist (in den drei Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3A jeweils vier Lichtquellen), die symmetrisch zueinander angeordnet sind und die ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um die Fingerauflagefläche 30 herum angeordnet sind.As already indicated above, the light sources 10 (cf. FIGS. 1 to 3A) perform an important function in the adaptive light control in the context of the present invention. It should be taken into account here that for the purpose of uniform illumination of the front area of the finger, in the three exemplary embodiments illustrated with reference to FIGS. 1 to 3A, more than one light source is provided (four light sources in each of the three exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3A), which are symmetrical are arranged in relation to one another and are arranged in a ring, in this case in particular essentially uniformly distributed, around the finger support surface 30.
Die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle 10 abgestrahlten Lichtpulse ist bei den drei Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3A in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar; dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen 10 unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität im Auswertemodul 70a für jede Lichtquelle 10 einzeln berechnet wird.The respective duration and the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source 10 can be selectively regulated in the three exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3A in adaptation to the ambient light conditions; In other words, this means that the respective duration and the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources 10 can be controlled independently of one another, in this case in particular as a function of predetermined threshold values. Thus, all light sources 10 can be controlled independently of one another, the respective duration and the respective intensity in the evaluation module 70a is calculated individually for each light source 10.
Vorstehend sind bereits die Auswerteeinheit 70a und die Speichereinheit 70b erwähnt. Diese sind beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 1) in baulicher Einheit als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht; beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2) in baulicher Trennung als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das über die Leiterplatteneinheit 60 mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht; und beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 3) in die Leiterplatteneinheit 60 baulich und funktioneil integriert.The evaluation unit 70a and the memory unit 70b have already been mentioned above. In the first exemplary embodiment (cf. FIG. 1), these are provided in a structural unit as control means 70, which is connected to the light sources 10 and via the carrier unit 50 and via the circuit board unit 60 to the sensor unit 40; in the second exemplary embodiment (cf. FIG. 2) in structural separation as control means 70, which is connected to the light sources 10 via the circuit board unit 60 and to the sensor unit 40 via the carrier unit 50 and via the circuit board unit 60; and in the third exemplary embodiment (cf. FIG. 3) integrated structurally and functionally into the circuit board unit 60.
Wie demzufolge aus den Figuren 1 bis 3A hervorgeht, ist die Auswerteeinheit 70a der Sensoreinheit 40 nachgeordnet und hat die Funktion, das aufgenommene optische Abbild des Fingerabdrucks, das durch die Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30 in die der Fingerauflagefläche 30 nachgeordnete Sensoreinheit 40 gelangt ist, zu analysieren und zu verarbeiten. Hierbei können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen in einer der Sensoreinheit 40 ebenfalls nachgeordneten Speichereinheit 70b gesammelt und gespeichert werden.As can be seen from FIGS. 1 to 3A, the evaluation unit 70a is arranged downstream of the sensor unit 40 and has the function of acquiring the recorded optical image of the fingerprint, which has reached the sensor unit 40 arranged downstream of the finger rest surface 30 through the fibers 310 of the finger rest surface 30 analyze and process. Here, the data and information obtained during the analysis and during processing can be collected and stored in a storage unit 70b which is also arranged downstream of the sensor unit 40.
In der Speichereinheit 70b sind des weiteren die Daten und Informationen, insbesondere die Fingerabdruckdaten und Fingerabdruckinformationen, von zu identifizierenden Personen gespeichert, wobei die bei einem Identifizierungsvorgang aus dem aktuellen optischen Abbild des Fingerabdrucks in der Auswerteeinheit 70a errechneten Daten und Informationen zu den in der Speichereinheit 70b aufbewahrten Daten und Informationen in Beziehung gesetzt und mit diesen abgeglichen werden können.The data and information, in particular the data, are furthermore in the storage unit 70b Fingerprint data and fingerprint information, stored by persons to be identified, the data and information calculated in an evaluation process from the current optical image of the fingerprint in the evaluation unit 70a being able to be related to and compared with the data and information stored in the storage unit 70b.
Ergibt sich bei diesem Vergleichen eine Übereinstimmung, so gilt die die Vorrichtung benutzende Person als identifiziert, authentifiziert oder auch authorisiert , so daß beispielsweise der Zutritt gestattet wird; bei fehlender Übereinstimmung hingegen gilt die die Vorrichtung benutzende Person als nicht identifiziert, nicht authentifiziert oder auch nicht authorisiert, so daß beispielsweise der Zutritt verweigert wird.If there is a match during this comparison, the person using the device is considered to be identified, authenticated or authorized, so that, for example, access is permitted; if, on the other hand, there is no match, the person using the device is not identified, not authenticated or not authorized, so that, for example, access is denied.
Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist den Lichtquellen 10 jeweils ein als Linse ausgebildetes optisches System 20 aus Kunststoff nachgeordnet. Dieses optische System 20 übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System 20 wird verhindert, daß die mittels ihres Fingerabdrucks zu identifizierende Person beim Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers die empfindlichen und leicht beschädigbaren Lichtquellen 10 berühren kann.In the first two exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the light sources 10 are each followed by an optical system 20 made of plastic and designed as a lens. On the one hand, this optical system 20 has a certain protective function, that is to say that the optical system 20 prevents the person to be identified by means of their fingerprint from touching the sensitive and easily damageable light sources 10 when the front area of the finger is placed on it.
Insbesondere ist das optische System 20 jedoch dafür ausgelegt, das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte Seite der Fingerauflagefläche 30 umzulenken und das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 diffus zu verteilen.In particular, however, the optical system 20 is designed to redirect the light emitted by the light sources 10 to the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and that to diffusely distribute light emitted by the light sources 10 on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch ein informatives, vom vorderen Bereich des Fingers stammendes optisches Abbild des Fingerabdrucks entsteht . Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich.This ensures uniform illumination of the front area of the finger, which creates an informative optical image of the fingerprint originating from the front area of the finger. This is essential for a convincing functioning of the device according to the present invention.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeichnen sich in diesem Zusammenhang insbesondere dadurch aus, daß das optische System 20 als ergonomisch geformte Fingerführung ausgebildet ist. Mithin ist auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehenen Seite der Fingerauflagefläche 30 eine Fingerführung vorgesehen, die in Form einer Fingeraufnähme ausgebildet ist und durch die einer Benutzerin oder einem Benutzer der Vorrichtung, beispielsweise einer zu identifizierenden Person, die Handhabung der Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert wird, da die zu identifizierende Person durch die Anordnung der Fingerführung instinktiv erfaßt, in welcher Position und an welcher Stelle der vordere Bereich des Fingers auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 zum Erfassen des Fingerabdrucks aufzulegen ist (vgl . die Figuren 1 und 2) . Auf diese Weise werden bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Vorzüge der Fingerführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten einer optimalen Plazierung des vorderen Bereichs des Fingers zum Erfassen des Fingerabdrucks, mit den Vorzügen des optischen Systems 20, nämlich unter anderem die Funktion als Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie das Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Fingers, verbunden.The first two exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 are distinguished in this context in particular by the fact that the optical system 20 is designed as an ergonomically shaped finger guide. Accordingly, a finger guide is provided on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended to place the front area of the finger, which is designed in the form of a finger holder and by which a user of the device, for example a person to be identified, the handling of the device is substantially facilitated not only in psychological but also in practical terms, since the person to be identified instinctively detects the position and position of the front area of the finger on the side facing away from the sensor unit 40 by the arrangement of the finger guide Side of the finger support surface 30 is to be placed to capture the fingerprint (see FIGS. 1 and 2). In this way, in the first two exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the advantages of finger guidance, namely, among other things, ensuring optimal placement of the front region of the finger for capturing the fingerprint, are combined with the advantages of optical system 20, namely, inter alia, the function as a deflection component for the generated light and ensuring a clean, uniform illumination of the front area of the finger to be illuminated.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der im optischen System 20 implementierten Fingerführung (vgl. die Figuren 1 und 2) eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.In this context, a special mention needs to be made that the adaptive light control enables smooth and uniform transitions to be achieved for the most diverse areas of the overall composite picture. Thus, the interaction of the adaptive light control with the finger guidance implemented in the optical system 20 (see FIGS. 1 and 2) guarantees a uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
Beim in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des optischen Systems 20 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80 beschichtet. Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optische System 20 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung des optischen Systems 20 erleichtert wird .In the first exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the side of the optical system 20 facing away from the light sources 10 is coated with a material 80 which is permeable to the light of the light sources 10, that is to say with material 80 which is permeable to infrared light. This protects the not infrequently sensitive optical system 20 from damage, for example from being scratched by vandals, and / or from contamination, the cleaning of the optical system 20 also being made easier by the coating with translucent material 80 becomes .
In gleicher Weise ist beim in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die von der Sensoreinheit 40 abgewandte Seite der Fingerauflagefläche 30 mit dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 10 beschichtet . Hierbei kann eine derartige Beschichtung der Fingerauflagefläche 30 insofern von wesentlicher Bedeutung sein, als eine unbeschädigte, das heißt unter anderem unverkratzte, und saubere Fingerauflagefläche 30 für eine ordnungsgemäße Funktion der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung zur Personenidentifikation essentiell ist.In the same way, in the first exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 is coated with the material which is permeable to the light from the light sources 10, that is to say with material 10 which is permeable to infrared light. Such a coating of the finger support surface 30 can be of essential importance insofar as an undamaged, that is, among other things, unscratched, and clean finger support surface 30 is essential for the proper functioning of the device for person identification shown in FIG.
Sowohl im Falle des optischen Systems 20 als auch im Falle der Fingerauflagefläche 30 handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80 um Lack.Both in the case of the optical system 20 and in the case of the finger support surface 30, the material 80 which is permeable to the light from the light sources 10 is lacquer.
Im Hinblick auf das in Figur 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" ist, die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit 40 oder in der Auswerteeinheit 70a über die verschiedenen Bereiche x (vgl. die Figuren 4A und 4B) des optischen Abbilds veränderlich auszugestalten.With regard to the first exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1, it also needs to be mentioned that it is part of the adaptive light control (= ALR or ALC "adaptive light control"), that is to say the "intelligent light control", which Design the amplification of the electrical signals in the sensor unit 40 or in the evaluation unit 70a to be variable over the different areas x (cf. FIGS. 4A and 4B) of the optical image.
Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite x des optischen Abbilds weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds geringer als in den Randbereichen des optischen Abbilds ist (vgl. das Diagramm in Figur 4A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite x des optischen Abbilds aufgetragen ist) ; dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben der Fingerauflagefläche 30 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche 30 abstrahlbar ist. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist.The background to this is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the inside of the front area of the finger scattered light over the entire width x of the optical image is neither uniform nor constant, but is lower in the central regions of the optical image than in the edge regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4A, in which the contrast of the inside of the front Area of the finger scattered light is applied schematically over the width x of the optical image); This is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger . As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 than the lateral areas, so that the intensity and directly proportional to this - the contrast of the scattered light in the central area Areas is weaker than in the side areas.
Zum Beheben dieses Mankos ist beim anhand Figur 1 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds um etwa den Faktor 2 bis 3 größer als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen des optischen Abbilds (vgl. das Diagramm in Figur 4B, in dem die bei der Vorrichtung zur Personenidentifikation aus Figur 1 gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite x des optischen Abbilds aufgetragen ist) . Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren wird hierbei in jeder Zeile des optischen Abbilds vorgenommen.In order to remedy this shortcoming in the first exemplary embodiment of the present invention illustrated with reference to FIG. 1, the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image is greater by approximately a factor of 2 to 3 than the amplification of the electrical signals in the peripheral regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4B, in which the amplification of the electrical signals selected in the device for person identification from FIG. 1 is plotted schematically over the width x of the optical image). Such electronic modulation by means of variable amplification factors is carried out in every line of the optical image.
Hierdurch kann auf elektronisch bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist (vgl . Figur 4A) , wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche x des optischen Abbilds so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/mIn this way, the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the lateral areas (cf. FIG. 4A) can be compensated for electronically, the amplification being selective over the different areas x of the optical image can be chosen so that the product of each / m
Streulichtintensität/-kontrast (vgl. Figur 4A) und jeweiligem Verstärkungsfaktor (vgl. Figur 4B) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.Scattered light intensity / contrast (cf. FIG. 4A) and respective amplification factor (cf. FIG. 4B) is a directly proportional output signal of approximately constant intensity; This technical measure significantly improves the quality of the results that can be obtained with the first exemplary embodiment shown in FIG.
Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nicht nur dadurch, daß weder auf dem optischen System 20 noch auf der Fingerauflagefläche 30 ein für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässiges Material aufgebracht ist, sondern vor allem dadurch, daß die Lichtquellen 10 auf der der Sensoreinheit 40 zugewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 angeordnet sind, das heißt sich in Figur 2 unterhalb der Fingerauflagefläche 30 befinden.The second exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 not only in that a material which is permeable to the light of the light sources 10 is not applied to the optical system 20 or to the finger support surface 30, but above all in that the light sources 10 are arranged on the side of the finger support surface 30 facing the sensor unit 40, that is to say are located below the finger support surface 30 in FIG. 2.
Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche 30 abgestrahlt wird, das heißt der vordere Bereich des Fingers der zu identifizierenden Person wird von seitlich unten angestrahlt .This is a sufficient requirement for the light from the light sources 10 in the direction of the Sensor unit 40 facing away, intended for placing the front area of the finger side of the finger support surface 30 is emitted, that is, the front area of the finger of the person to be identified is illuminated from the side below.
Im Hinblick auf das in Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" ist, den Absorptionsgrad des Filters 90 über die verschiedenen Bereiche x (vgl. die Figuren 4A und 4C) des optischen Abbilds veränderlich auszugestalten.With regard to the second exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2, it also needs to be mentioned that it is part of the adaptive light control (= ALR or ALC "adaptive light control"), that is to say the "intelligent light control" To design the degree of absorption of the filter 90 to be variable over the different regions x (cf. FIGS. 4A and 4C) of the optical image.
Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite x des optischen Abbilds weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds geringer als in den Randbereichen des optischen Abbilds ist (vgl. das Diagramm in Figur 4A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite x des optischen Abbilds aufgetragen ist) ; dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben der Fingerauflagefläche 30 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche 30 abstrahlbar ist. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist.The background to this is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front region of the finger are neither uniform nor constant over the entire width x of the optical image, but rather less in the central regions of the optical image than in the edge regions of the is an optical image (cf. the diagram in FIG. 4A, in which the contrast of the light scattered in the interior of the front region of the finger is plotted schematically over the width x of the optical image); This is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are arranged laterally next to the finger support surface 30 and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 and intended for placing the front region of the finger . Hereby less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the finger support surface 30 facing away from the sensor unit 40 than the lateral areas, so that the intensity and directly proportional to this - the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the side areas.
Zum Beheben dieses Mankos ist beim anhand Figur 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Dichte des optischen Filters 90 und demzufolge der Absorptionsgrad in den Randbereichen des optischen Abbilds um etwa den Faktor 2 bis 3 bzw. um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer als der Absorptionsgrad des Filters 90 in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds (vgl. das Diagramm in Figur 4C, in dem die bei der Vorrichtung zur Personenidentifikation aus Figur 2 gewählte Absorption des Filters 90 schematisch über die Breite x des optischen Abbilds aufgetragen ist) .In order to remedy this shortcoming in the second exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 2, the density of the optical filter 90 and consequently the degree of absorption in the edge regions of the optical image are greater by about a factor of 2 to 3 or by about six decibels to about ten decibels the degree of absorption of the filter 90 in the central regions of the optical image (cf. the diagram in FIG. 4C, in which the absorption of the filter 90 selected in the device for person identification from FIG. 2 is plotted schematically over the width x of the optical image).
Hierdurch kann auf mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den seitlichen Bereichen ist (vgl. Figur 4A) , wobei der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche x des optischen Abbilds so gewählt werden kann, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast (vgl. Figur 4A) und jeweiligem Absorptionsgrad (vgl. Figur 4C) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.In this way, the fact that the intensity and the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the lateral areas (see FIG. 4A) can be compensated for by means of optical modulation, the degree of absorption being selective over the different areas x of the optical image can be chosen so that the output signal, which is directly proportional to the quotient of the respective scattered light intensity / contrast (cf. FIG. 4A) and the respective degree of absorption (cf. FIG. 4C), is of approximately constant intensity; through this technical Measure is the quality of the results obtainable with the second embodiment shown in Figure 2 significantly improved.
Des weiteren sind die Lichtquellen 10 in den in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von der Sensoreinheit 40 seitlich beabstandet angeordnet. Diese bauliche Trennung von Lichtquellen 10 und Sensoreinheit 40 ist insofern von Vorteil, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung zu vermeiden ist, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle 10 in die Sensoreinheit 40 gelangt; vielmehr soll nur Licht in die Sensoreinheit 40 gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der Hautleisten oder Papillarlinien, das heißt hinsichtlich des Fingerabdrucks trägt.Furthermore, the light sources 10 in the three exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 3A are arranged laterally spaced apart from the sensor unit 40. This structural separation of light sources 10 and sensor unit 40 is advantageous in that, in order to achieve proper operation of the device, it is to be avoided that light comes directly from the light source 10 into the sensor unit 40; rather, only light should come into the sensor unit 40 that was previously scattered inside the front area of the finger and consequently carries information with regard to the skin strips or papillary lines, that is to say with regard to the fingerprint.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Fasern 310 in der Fingerauflagefläche 30 im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Fingers stammenden, das optische Abbild des Fingerabdrucks tragenden Lichts durch die Fingerauflagefläche 30 zur Sensoreinheit 40 zu gewährleisten .The first two exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2 differ from the third exemplary embodiment shown in FIG. 3 essentially in that the fibers 310 in the finger support surface 30 are arranged essentially parallel to one another, in order to ensure that the material originating from the front region of the finger is transported properly to ensure the optical image of the fingerprint-bearing light through the finger support surface 30 to the sensor unit 40.
Alternativ hierzu weisen die Fasern 310, 320 in der Fingerauflagefläche 30 des dritten Ausführungsbeispiels (vgl. die Figuren 3A, 3B und 3C) im wesentlichen zwei Richtungen auf, die unter einem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet sind. Hierbei sind die Fasern 310, 320 in der Fingerauflagefläche 30 schichtweise angeordnet, das heißt die Fasern 310, 320 innerhalb einer Schicht sind im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern 310, 320 zueinander benachbarter Schichten sind unter dem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet .As an alternative to this, the fibers 310, 320 in the finger support surface 30 of the third exemplary embodiment (cf. FIGS. 3A, 3B and 3C) have essentially two directions which are under one Angles of about 45 degrees to each other are arranged. Here, the fibers 310, 320 are arranged in layers in the finger support surface 30, that is to say the fibers 310, 320 within a layer are essentially parallel to one another and the fibers 310, 320 of adjacent layers are arranged at an angle of approximately 45 degrees to one another.
Hierbei sind beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. die Figuren 3A, 3B und 3C) die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 320 der Fingerauflagefläche 30 zum Transport des Lichts der Lichtquelle 10 auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte Seite der Fingerauflagefläche 30 vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30 zum Transport des optischen Abbilds des Fingerabdrucks zur Sensoreinheit 40 vorgesehen sind.Here, in the third exemplary embodiment (see FIGS. 3A, 3B and 3C), the fibers 320 of the finger support surface 30, which are arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction, for transporting the light from the light source 10 onto that from the sensor unit 40 opposite side of the finger support surface 30 is provided, while the fibers 310 of the finger support surface 30 arranged in the other direction are provided for transporting the optical image of the fingerprint to the sensor unit 40.
Einer besonderen Erwähnung bedarf es in diesem Zusammenhang, daß durch die in den Figuren 3A, 3B und 3C veranschaulichte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern 310, 320 die Anordnung eines optischen Systems 20 gemäß den Figuren 1 und 2 insofern obsolet sein kann, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers durch die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 320 der Fingerauflagefläche 30 gewährleistet ist.In this context, a special mention is required that the arrangement of an optical system 20 according to FIGS. 1 and 2 can be obsolete to the extent that the configuration illustrated in FIGS. 3A, 3B and 3C with two preferred directions for the fibers 310, 320 can be obsolete in that one Uniform illumination of the front area of the finger is ensured by the fibers 320 of the finger support surface 30 arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction.
Unabhängig von dem Gesichtspunkt des Weglassens des optischen Systems 20 bietet sich hierbei für die Fingerauflagefläche 30 eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle 10 hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist (vgl . die Figuren 2 und 3) .Regardless of the point of view of omitting the optical system 20, the following offers itself for the Finger support surface 30 an extension, which extends into the area above the light source 10, so that the latter is covered and protected from manual intervention (see. Figures 2 and 3).
Da die Sensoreinheit 40 naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich des optischen Abbilds des Fingerabdrucks trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut ist, sind beim in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung innerhalb der Fingerauflagefläche 30 zwei Sperrschichten 130 vorgesehen, die für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind. Mittels dieser Sperrschichten 130 wird verhindert, daß von den Lichtquellen 10 emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Fingers zur Sensoreinheit 40 gelangt.Since the sensor unit 40 is of course only to be reached by light which carries the information relating to the optical image of the fingerprint, that is to say that is scattered from the front area of the finger, in the second exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2 there are two within the finger support surface 30 Barrier layers 130 are provided which are opaque to the light from the light sources 10. These barrier layers 130 prevent light emitted by the light sources 10 from reaching the sensor unit 40 directly, that is to say without scattering in the front region of the finger.
Denselben Zwecken wie die Sperrschichten 130 innerhalb der Fingerauflagefläche 30 (vgl. Figur 2) dienen zwei Sperrschichten 140, die bei den in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung jeweils zwischen der Lichtquelle 10 und der Sensoreinheit 40 vorgesehen sind und die ebenfalls für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind.The same purposes as the barrier layers 130 within the finger support surface 30 (see FIG. 2) serve two barrier layers 140, which are provided between the light source 10 and the sensor unit 40 in the three exemplary embodiments of the present invention shown in FIGS are opaque to the light from the light sources 10.
Auch sollte nicht unerwähnt bleiben, daß auch beim in Figur 3A dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (vergleichbar dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite der Fingerauflagefläche 30 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80, etwa mit handelsüblichem Klarlack, beschichtet ist. Hierdurch wird die nicht selten empfindliche Fingerauflagefläche 30 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung der Fingerauflagefläche 30 erleichtert wird.It should also be mentioned that also in the third exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 3A (comparable to the first exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1), the side of the finger support surface 30 facing away from the light sources 10 has a material 80 that is transparent to the light of the light sources 10, that is to say coated with material 80 that is transparent to infrared light, for example with commercially available clear lacquer. This protects the not infrequently sensitive finger support surface 30 from damage, for example from scratching by vandals, and / or from dirt, the cleaning of the finger support surface 30 also being facilitated by the coating with translucent material 80.
Des weiteren weist das in Figur 3A gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Anzeigeeinrichtung 65 zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung auf. Um der zu identifizierenden Person den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist die Anzeigeeinrichtung 65 mit einer Leuchtanzeige versehen, die auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der Vorrichtung mittels eines entsprechend blinkenden Lichtsignals ermöglicht.Furthermore, the third exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 3A has a display device 65 for displaying the various operating states of the device. In order to signal the particular operating state of the device to the person to be identified, the display device 65 is provided with an illuminated display which also enables people with color vision problems to detect the respective operating state of the device by means of a correspondingly flashing light signal.
Schließlich ist die Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Figur 3A auch für den Übergang in einen Ruhezustand (= sogenannter "Sleep" -Modus) ausgelegt, was Einsparpotentiale im Hinblick auf den Stromverbrauch der Vorrichtung schafft. Hierzu ist eine kapazitive, in die Steuerungsmittel 40, 70 integrierte Schaltung 75 vorgesehen, mittels derer die Vorrichtung gemäß Figur 3A nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den "Sleep" -Modus übergeht und mittels derer die Vorrichtung gemäß Figur 3A bei Auflegen des vorderen Bereichs eines Fingers auf die Fingerauflagefläche 30 wieder "aufgeweckt" wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht; sogesehen ist in der Vorrichtung zur Personenidentifikation sowohl eine "Sleep" -Funktion als auch eine "Wake Up" -Funktion implementiert. Finally, the device in accordance with the third exemplary embodiment in FIG. 3A is also designed for the transition to an idle state (= so-called “sleep” mode), which creates savings potential with regard to the power consumption of the device. For this purpose, a capacitive circuit 75 integrated in the control means 40, 70 is provided, by means of which the device according to FIG. 3A switches to "sleep" mode after a predetermined period of non-use and by means of which the device according to FIG. 3A when the front area is put on of a finger on the finger support surface 30 is "woken up" again, that is, goes back to an operational state; So seen, both a "sleep" function and a "wake up" function are implemented in the device for personal identification.

Claims

A N S P R U C H E EXPECTATIONS
1. Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks mit mindestens einer Lichtquelle (10) zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers mittels Lichtpulsen und mit mindestens einer faseroptischen Fingerauflagefläche (30) zum Abnehmen eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks, durch welche Fingerauflagefläche (30) das optische Abbild zu mindestens einer Sensoreinheit (40) transportierbar ist, in der das optische Abbild in elektrische Signale umwandelbar ist, wobei die mindestens eine Lichtquelle (10) seitlich neben der Fingerauflagefläche (30) angeordnet ist und wobei das Licht von der Lichtquelle (10) in Richtung auf die von der Sensoreinheit (40) abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche (30) abstrahlbar ist,1. Device for personal identification by means of at least one fingerprint with at least one light source (10) for illuminating and / or for shining through the front area of a finger by means of light pulses and with at least one fiber-optic finger support surface (30) for removing an optical image of the fingerprint, through which finger support surface (30) the optical image can be transported to at least one sensor unit (40) in which the optical image can be converted into electrical signals, the at least one light source (10) being arranged to the side of the finger support surface (30) and the light from the Light source (10) can be emitted in the direction of the side of the finger support surface (30) facing away from the sensor unit (40) and intended for placing the front area of the finger,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,characterized ,
daß die Dauer und/oder die Intensität der von der mindestens einen Lichtquelle (10) abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist.that the duration and / or the intensity of the light emitted by the at least one light source (10) Light pulses can be regulated depending on the ambient light conditions.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (40) mindestens eine Auswerteeinheit (70a) nachgeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the sensor unit (40) is followed by at least one evaluation unit (70a).
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit (40) und/oder in der Auswerteeinheit (70a) über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds veränderlich ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the amplification of the electrical signals in the sensor unit (40) and / or in the evaluation unit (70a) is variable over the different areas of the optical image.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds größer als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen des optischen Abbilds ist .4. The device according to claim 3, characterized in that the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image is greater than the amplification of the electrical signals in the edge regions of the optical image.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds um etwa den Faktor 2 bis 3 größer als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen des optischen Abbilds ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical image by about a factor of 2 to 3 is greater than the amplification of the electrical signals in the edge regions of the optical image.
6. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (40) mindestens eine Speichereinheit (70b) nachgeordnet ist.6. The device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the Sensor unit (40) is arranged at least one storage unit (70b).
7. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steuerungsmittel (40, 70) zum Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse vorgesehen ist .7. The device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that at least one control means (40, 70) is provided for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (40, 70) mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse; mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßten Umgebungslichtverhältnisse; und mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten aufweist .8. The device according to claim 7, characterized in that the control means (40, 70) at least one detection module for detecting the ambient light conditions; at least one evaluation module for determining the duration and / or the intensity of the light pulses in adaptation to the ambient light conditions detected by the detection module; and has at least one memory module for storing threshold values intended for regulating the duration and / or the intensity of the light pulses.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmodul einheitlich mit der Sensoreinheit (40) und/oder als Teil der Sensoreinheit (40) ausgebildet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the detection module is formed integrally with the sensor unit (40) and / or as part of the sensor unit (40).
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und gemäß10. The device according to claim 2 and according
Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dasClaim 8 or 9, characterized in that the
Auswertemodul einheitlich mit der AuswerteeinheitEvaluation module uniform with the evaluation unit
(70a) und/oder als Teil der Auswerteeinheit (70a) ausgebildet ist(70a) and / or as part of the evaluation unit (70a) is trained
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 und gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermodul einheitlich mit der Speichereinheit (70b) und/oder als Teil der Speichereinheit (70b) ausgebildet ist.11. The device according to claim 6 and according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the memory module is formed integrally with the memory unit (70b) and / or as part of the memory unit (70b).
12. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (40, 70) als mindestens ein Logikbauteil und/oder als mindestens eine Logikschaltung ausgebildet ist.12. The device according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that the control means (40, 70) is designed as at least one logic component and / or as at least one logic circuit.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerungsmittel (40, 70) mindestens ein Standardlogikbauteil oder eine programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate array) vorgesehen ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that at least one standard logic component or programmable logic (FPGA = field programmable gate array) is provided as control means (40, 70).
14. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (40, 70) als mindestens eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital signal processor) und/oder als mindestens ein Mikrocontroller ausgebildet ist.14. The device according to at least one of claims 7 to 13, characterized in that the control means (40, 70) is designed as at least one digital signal processing unit (DSP = digital signal processor) and / or as at least one microcontroller.
15. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für den Übergang in einen Ruhezustand ausgelegt ist15. The device according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the device for the transition to an idle state is designed
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine kapazitive Schaltung (75) vorgesehen ist, mittels derer die Vorrichtung nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand übergeht.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that at least one capacitive circuit (75) is provided, by means of which the device goes into the idle state after a predetermined period of non-use.
17. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14 und gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Schaltung (75) in die Steuerungsmittel (40, 70) integriert ist.17. The device according to at least one of claims 7 to 14 and according to claim 16, characterized in that the capacitive circuit (75) is integrated in the control means (40, 70).
18. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Lichtquelle (10) vorgesehen ist.18. The device according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that more than one light source (10) is provided.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß vier Lichtquellen (10) vorgesehen sind.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that four light sources (10) are provided.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (10) symmetrisch zueinander angeordnet sind.20. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the light sources (10) are arranged symmetrically to each other.
21. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (10) seitlich oder ringförmig um die Fingerauflagefläche (30) herum angeordnet sind. 21. The device according to at least one of claims 18 to 20, characterized in that the light sources (10) are arranged laterally or annularly around the finger support surface (30).
22. Vorrichtung gemäß mindestens einem der22. Device according to at least one of the
Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß dieClaims 18 to 21, characterized in that the
Lichtquellen (10) gleichmäßig verteilt um die Fingerauflagefläche (30) herum angeordnet sind.Light sources (10) are evenly distributed around the finger support surface (30).
23. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle (10) abgestrahlten Lichtpulse in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar ist.23. The device according to at least one of claims 18 to 22, characterized in that the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source (10) can be selectively regulated in adaptation to the ambient light conditions.
24. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen (10) abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander steuerbar ist.24. The device according to at least one of claims 18 to 23, characterized in that the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources (10) can be controlled independently of one another.
25. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen (10) abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten steuerbar ist.25. The device according to at least one of claims 18 to 24, characterized in that the respective duration and / or the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources (10) can be controlled as a function of predetermined threshold values.
26. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) auf der der Sensoreinheit (40) zugewandten Seite der Fingerauflagefläche (30) angeordnet ist26. The device according to at least one of claims 1 to 25, characterized in that the light source (10) on the sensor unit (40) facing side of the finger support surface (30) is arranged
27. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) von der Sensoreinheit (40) seitlich beabstandet angeordnet ist.27. The device according to at least one of claims 1 to 26, characterized in that the light source (10) from the sensor unit (40) is arranged laterally spaced.
28. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der Lichtquelle (10) auf die von der Sensoreinheit (40) abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche (30) seitlich einstrahlbar ist.28. The device according to at least one of claims 1 to 27, characterized in that the light from the light source (10) on the side facing away from the sensor unit (40) for placing the front region of the finger provided the finger support surface (30) is.
29. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) als Pulslichtquelle ausgebildet ist.29. The device according to at least one of claims 1 to 28, characterized in that the light source (10) is designed as a pulsed light source.
30. Vorrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) zur Abstrahlung von Lichtpulsen mit einer Impulsdauer von nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig Millisekunden ausgelegt ist.30. The device according to claim 29, characterized in that the light source (10) is designed to emit light pulses with a pulse duration of almost zero milliseconds to about ninety milliseconds.
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle (10) vorgesehen ist. 31. The device according to claim 29 or 30, characterized in that at least one pulse generator unit is provided for controlling the light source (10).
32. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anzeigeeinrichtung (65) zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung vorgesehen ist.32. Device according to at least one of claims 1 to 31, characterized in that at least one display device (65) is provided for displaying the various operating states of the device.
33. Vorrichtung gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (65) mindestens eine einfarbige oder verschiedenfarbige Leuchtanzeige aufweist, die die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung signalisiert.33. Device according to claim 32, characterized in that the display device (65) has at least one monochrome or differently colored light display which signals the different operating states of the device.
34. Vorrichtung gemäß Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (65) in die Lichtquelle (10) integriert ist und/oder daß die Anzeigeeinrichtung (65) und die Lichtquelle (10) einheitlich ausgebildet sind.34. Apparatus according to claim 32 or 33, characterized in that the display device (65) is integrated in the light source (10) and / or that the display device (65) and the light source (10) are formed uniformly.
35. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (65) die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung durch mindestens ein blinkendes und/oder pulsierendes Lichtsignal signalisiert .35. Device according to at least one of claims 32 to 34, characterized in that the display device (65) signals the various operating states of the device by at least one flashing and / or pulsating light signal.
36. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtquelle (10) mindestens ein optisches System (20) nachgeordnet ist. 36. Device according to at least one of claims 1 to 35, characterized in that the light source (10) is followed by at least one optical system (20).
37. Vorrichtung gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20) das von der Lichtquelle (10) abgestrahlte Licht auf die von der Sensoreinheit (40) abgewandte Seite der Fingerauflagefläche (30) umlenkt und/oder daß das optische System (20) das von der Lichtquelle (10) abgestrahlte Licht auf der von der Sensoreinheit (40) abgewandten Seite der Fingerauflagefläche (30) gleichmäßig und/oder diffus verteilt.37. Device according to claim 36, characterized in that the optical system (20) deflects the light emitted by the light source (10) onto the side of the finger rest surface (30) facing away from the sensor unit (40) and / or that the optical system ( 20) the light emitted by the light source (10) is evenly and / or diffusely distributed on the side of the finger support surface (30) facing away from the sensor unit (40).
38. Vorrichtung gemäß Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20) als mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse, als mindestens ein Prisma, als mindestens ein Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet ist.38. Apparatus according to claim 36 or 37, characterized in that the optical system (20) as at least one filter, as at least one lens, as at least one prism, as at least one light guide, as at least one light guide element and / or as at least one mirror is trained.
39. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20) aus Kunststoff ist.39. Device according to at least one of claims 36 to 38, characterized in that the optical system (20) is made of plastic.
40. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die von der Lichtquelle (10) abgewandte Seite des optischen Systems (20) mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material (80) beschichtet ist.40. Device according to at least one of claims 36 to 39, characterized in that at least the side of the optical system (20) facing away from the light source (10) is coated with material (80) which is permeable to infrared light and / or visible light.
41. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Sensoreinheit (40) abgewandten, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehenen Seite der Fingerauflagefläche (30) mindestens eine Fingerführung vorgesehen ist .41. Device according to at least one of claims 1 to 40, characterized in that on the sensor unit (40) facing away from Placing the front area of the finger side of the finger support surface (30) at least one finger guide is provided.
42. Vorrichtung gemäß Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Fingerführung ergonomisch geformt ist .42. Device according to claim 41, characterized in that the finger guide is ergonomically shaped.
43. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 36 bis 40 und gemäß Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20) als Fingerführung ausgebildet ist.43. Device according to at least one of claims 36 to 40 and according to claim 41 or 42, characterized in that the optical system (20) is designed as a finger guide.
44. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die von der Sensoreinheit (40) abgewandte Seite der Fingerauflagefläche (30) mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material (80) beschichtet ist.44. Device according to at least one of claims 1 to 43, characterized in that at least the side of the finger support surface (30) facing away from the sensor unit (40) is coated with material (80) which is permeable to infrared light and / or visible light.
45. Vorrichtung gemäß Anspruch 40 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigen Material (80) um Lack handelt.45. Device according to claim 40 or 44, characterized in that it is the material which is permeable to infrared light and / or visible light (80) is lacquer.
46. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine lichtemittierende Diode (LED) ist . 46. Device according to at least one of claims 1 to 45, characterized in that the light source (10) is a light-emitting diode (LED).
47. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) infrarotes Licht abstrahlt.47. Device according to at least one of claims 1 to 46, characterized in that the light source (10) emits infrared light.
48. Vorrichtung gemäß Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß das infrarote Licht eine Wellenlänge von etwa 900 Nanometer aufweist.48. Device according to claim 47, characterized in that the infrared light has a wavelength of about 900 nanometers.
49. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) infrarotes Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlt.49. Device according to at least one of claims 1 to 48, characterized in that the light source (10) emits infrared light of two different wavelengths.
50. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine Leistung von etwa 0,1 Milliwatt bis etwa fünf Watt aufweist.50. Device according to at least one of claims 1 to 49, characterized in that the light source (10) has a power of about 0.1 milliwatts to about five watts.
51. Vorrichtung gemäß Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine Leistung von etwa zwei Milliwatt bis etwa 100 Milliwatt aufweist.51. Apparatus according to claim 50, characterized in that the light source (10) has a power of about two milliwatts to about 100 milliwatts.
52. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) auf mindestens einer Trägereinheit (50) angeordnet ist. 52. Device according to at least one of claims 1 to 51, characterized in that the sensor unit (40) is arranged on at least one carrier unit (50).
53. Vorrichtung gemäß Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (50) auf mindestens einer Leiterplatteneinheit (60) angeordnet ist .53. Device according to claim 52, characterized in that the carrier unit (50) is arranged on at least one printed circuit board unit (60).
54. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (310) in der Fingerauflagefläche (30) im wesentlichen senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder zur Austrittsfläche der Fingerauflagefläche (30) orientiert sind.54. Device according to at least one of claims 1 to 53, characterized in that the fibers (310) in the finger support surface (30) are oriented substantially perpendicular to the entry surface and / or to the exit surface of the finger support surface (30).
55. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (310) in der Fingerauflagefläche (30) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.55. Device according to at least one of claims 1 to 54, characterized in that the fibers (310) in the finger support surface (30) are arranged essentially parallel to one another.
56. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (310, 320) in der Fingerauflagefläche (30) im wesentlichen zwei Richtungen aufweisen, die unter einem Winkel (α) zueinander angeordnet sind.56. Device according to at least one of claims 1 to 54, characterized in that the fibers (310, 320) in the finger support surface (30) have essentially two directions which are arranged at an angle (α) to one another.
57. Vorrichtung gemäß Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (310, 320) in der Fingerauflagefläche (30) schichtweise angeordnet sind, wobei die Fasern (310, 320) innerhalb einer Schicht im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern (310, 320) zueinander benachbarter Schichten unter dem Winkel (α) zueinander angeordnet sind. 57. Device according to claim 56, characterized in that the fibers (310, 320) in the finger support surface (30) are arranged in layers, the fibers (310, 320) within a layer essentially parallel to one another and the fibers (310, 320 ) mutually adjacent layers are arranged at an angle (α) to one another.
58. Vorrichtung gemäß Anspruch 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Richtung unter dem Winkel (α) zur anderen Richtung angeordneten Fasern (320) der Fingerauflagefläche (30) zum Transport von Licht auf die von der Sensoreinheit (40) abgewandte Seite der Fingerauflagefläche (30) vorgesehen sind und daß die in der anderen Richtung angeordneten Fasern (310) der Fingerauflagefläche (30) zum Transport des optischen Abbilds des Fingerabdrucks zur Sensoreinheit (40) vorgesehen sind.58. Apparatus according to claim 56 or 57, characterized in that the fibers (320) of the finger support surface (30) arranged in one direction at an angle (α) to the other direction for transporting light onto the surface facing away from the sensor unit (40) Side of the finger support surface (30) are provided and that the fibers (310) of the finger support surface (30) arranged in the other direction are provided for transporting the optical image of the fingerprint to the sensor unit (40).
59. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Fasern (310, 320) in der Fingerauflagefläche (30) zumindest abschnittsweise von absorbierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben ist .59. Device according to at least one of claims 1 to 58, characterized in that at least some of the fibers (310, 320) in the finger support surface (30) are at least partially surrounded by absorbent material in the form of a coating and / or in the form of a sheath .
60. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Fasern (310, 320) in der Fingerauflagefläche (30) zumindest abschnittsweise von reflektierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben ist .60. Device according to at least one of claims 1 to 59, characterized in that at least some of the fibers (310, 320) in the finger support surface (30) are at least partially surrounded by reflective material in the form of a coating and / or in the form of a sheath .
61. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Fingerauflägefläche (30) eine Ausdehnung aufweist, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle (10) hinein erstreckt .61. Device according to at least one of claims 1 to 60, characterized in that the finger rest surface (30) has an extension, which extends into the area above the light source (10).
62. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Fingerauflagefläche (30) mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht (130) vorgesehen ist .62. Device according to at least one of claims 1 to 61, characterized in that at least one opaque barrier layer (130) is provided within the finger support surface (30).
63. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (130) in Form verschlossener Fasern (310) realisiert ist.63. Device according to claim 62, characterized in that the barrier layer (130) is realized in the form of closed fibers (310).
64. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (10) und der Sensoreinheit64. Device according to at least one of claims 1 to 63, characterized in that between the light source (10) and the sensor unit
(40) mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht(40) at least one opaque barrier layer
(140) vorgesehen ist.(140) is provided.
65. Vorrichtung gemäß Anspruch 62 oder 64, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der lichtundurchlässigen Sperrschicht (130, 140) Lack ist .65. Device according to claim 62 or 64, characterized in that the material of the opaque barrier layer (130, 140) is lacquer.
66. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Filter (90) vorgesehen ist.66. Device according to at least one of claims 1 to 65, characterized in that at least one filter (90) is provided.
67. Vorrichtung gemäß Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) ein Linearfilter ist .67. Device according to claim 66, characterized characterized in that the filter (90) is a linear filter.
68. Vorrichtung gemäß Anspruch 66 oder 67, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) zwischen der Fingerauflagefläche (30) und der Sensoreinheit (40) angeordnet ist.68. Device according to claim 66 or 67, characterized in that the filter (90) is arranged between the finger support surface (30) and the sensor unit (40).
69. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 66 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) auf der von der Sensoreinheit (40) abgewandten Seite der Fingerauflagefläche (30) und/oder auf der der Sensoreinheit (40) zugewandten Seite der Fingerauflagefläche (30) angeordnet ist.69. Device according to at least one of claims 66 to 68, characterized in that the filter (90) on the side of the finger support surface (30) facing away from the sensor unit (40) and / or on the side of the finger support surface facing the sensor unit (40) (30) is arranged.
70. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 66 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) innerhalb der Fingerauflagefläche (30) vorgesehen ist.70. Device according to at least one of claims 66 to 69, characterized in that the filter (90) is provided within the finger support surface (30).
71. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 66 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent aufweist .71. Device according to at least one of claims 66 to 70, characterized in that the filter (90) has an absorption level of about 99 percent.
72. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 66 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionsgrad des Filters (90) über die verschiedenen Bereiche des optischen Abbilds veränderlich ist. 72. Device according to at least one of claims 66 to 71, characterized in that the degree of absorption of the filter (90) is variable over the different areas of the optical image.
73. Vorrichtung gemäß Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionsgrad des Filters (90) in den Randbereichen des optischen Abbilds größer als der Absorptionsgrad des Filters (90) in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds ist.73. Device according to claim 72, characterized in that the degree of absorption of the filter (90) in the edge regions of the optical image is greater than the degree of absorption of the filter (90) in the central regions of the optical image.
74. Vorrichtung gemäß Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption des Filters (90) in den Randbereichen des optischen Abbilds um etwa den Faktor 2 bis 3 größer und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer als die Absorption des Filters (90) in den mittleren Bereichen des optischen Abbilds ist.74. Device according to claim 73, characterized in that the absorption of the filter (90) in the edge regions of the optical image is greater by approximately a factor of 2 to 3 and / or greater by approximately six decibels to approximately ten decibels than the absorption of the filter ( 90) is in the middle areas of the optical image.
75. Vorrichtung gemäß mindestens einem der75. Device according to at least one of the
Ansprüche 1 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß dieClaims 1 to 74, characterized in that the
Sensoreinheit (40) unmittelbar an dieSensor unit (40) directly to the
Fingerauflagefläche (30) angrenzt und/oder daß dieFinger support surface (30) adjoins and / or that the
Sensoreinheit (40) an der Austrittsfläche der Fingerauflagefläche (30) angebracht ist.Sensor unit (40) is attached to the exit surface of the finger support surface (30).
76. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) mindestens eine photoempfindliche Fläche und/oder mindestens eine photoempfindliche Schicht aufweist .76. Device according to at least one of claims 1 to 75, characterized in that the sensor unit (40) has at least one photosensitive surface and / or at least one photosensitive layer.
77. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) auf Halbleiterbasis operiert77. Device according to at least one of claims 1 to 76, characterized in that the Sensor unit (40) operated on a semiconductor basis
78. Vorrichtung gemäß Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) auf Siliziumbasis operiert.78. Device according to claim 77, characterized in that the sensor unit (40) operates on a silicon basis.
79. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) mindestens ein auf CMOS-Technik basierendes Bauelement oder mindestens eine auf CMOS-Technik basierende Schaltung aufweist (CMOS = complementary MOS) .79. Device according to at least one of claims 1 to 78, characterized in that the sensor unit (40) has at least one component based on CMOS technology or at least one circuit based on CMOS technology (CMOS = complementary MOS).
80. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 79, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) mindestens ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder mindestens eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD = Charge coupled device) aufweist.80. Device according to at least one of claims 1 to 79, characterized in that the sensor unit (40) has at least one charge-coupled device or at least one charge-coupled circuit (CCD = Charge coupled device).
81. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 80, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") ausgelegt ist.81. Device according to at least one of claims 1 to 80, characterized in that the device is designed for life detection (so-called "life support").
82. Vorrichtung gemäß Anspruch 49 und gemäß Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch Vergleich der für die zwei unterschiedlichen Wellenlängen erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der SauerstoffSättigung im Blut des vorderen Bereichs des Fingers ausgelegt ist. o 082. Device according to claim 49 and according to claim 81, characterized in that the device is designed by comparison of the results obtained for the two different wavelengths for determining the oxygen saturation in the blood of the front region of the finger. o 0
83. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 82, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung batteriebetrieben ist. 83. Device according to at least one of claims 1 to 82, characterized in that the device is battery operated.
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