DE102005016818B4 - Einrichtung zur optischen Verschlüsselung, Einrichtung zur optischen Entschlüsselung und Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-System - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur optischen Verschlüsselung eines Objektbildes mit einer Bilderfassungsvorrichtung, die eine Mehrzahl von optischen Kanälen mit jeweils zugeordneter Mikrolinse und eine Mehrzahl von in der Brennebene liegenden Lochblenden und/oder Detektoren aufweist, wobei Lochblenden (6) und/oder Detektoren (7) aus den jeweiligen Mikrobildern hinter den Mikrolinsen (2) einen Bildpunkt extrahieren und derart angeordnet sind, dass die Richtungen der jeweils die Verbindungslinien zwischen Linsenscheiteln und Zentrum der Lochblenden (6) und/oder Detektoren (7) bildenden optischen Achsen (9) der Kanäle (3) unregelmäßig, aber bekannt sind und den Verschlüsselungscode vorgeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Verschlüsselung, eine Einrichtung zur optischen Entschlüsselung und ein Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-System auf optischer/elektrischer/softwaretechnischer Grundlage.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Entwicklung eines ultraflachen Kamerasystems auf der Basis von Mikrolinsenarrays zugrunde, das in einem deutschen Patent 10 2004 003 013 B3 beschrieben ist, aber nicht vorveröffentlicht ist. Die Beschreibung dieser Patentanmeldung soll in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit eingeschlossen sein. Das Bilderfassungssystem nach der DE 10 2004 003 013 B3 weist ein Mikrolinsenarray, ein Detektorarray und optional ein Lochblenden- bzw. Pinhole-Array auf. Die Funkti onsweise dieses Bilderfassungssystems beruht auf einer getrennten Abbildung verschiedener Raumwinkelsegmente des Objektraums durch eine Vielzahl von parallelen optischen Kanälen. Stand der Technik zu dieser nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung ist die JP 2001-210812 A, das ein optisches System mit einer Vielzahl optischer Kanäle mit jeweiliger Mikrolinse und in deren Brennebene angeordneten Detektor beschrieben. Dieses optische System ist hinter einer die tatsächliche Abbildung realisierenden herkömmlichen Optik angeordnet. Gleichzeitig weisen die Detektorpixel etwa die gleiche Größe wie die Mikrolinsen auf, wodurch ein sehr großer Winkelbereich des Objekts auf einem einzigen Pixel abgebildet wird. Hieraus resultiert ein abbildendes System mit nur geringer Auflösung.
  • Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2004 003 013 B3 betrifft ein Bilderfassungssystem aus regelmäßig angeordneten optischen Kanälen mit einer jeweils einer Mikrolinse und mindestens einen in deren Brennebene liegenden Detektor, der aus dem Mikrobild hinter der Mikrolinse mindestens einen Bildpunkt extrahiert. Dabei weisen die optischen Achsen der einzelnen optischen Kanäle unterschiedliche Neigungen derart auf, dass sie eine Funktion des Abstandes des optischen Kanals vom Mittelpunkt der zum Bild gewandten Seite darstellen, womit das Verhältnis der Größe des Gesichtsfläche zur Bildgröße gezielt bestimmbar ist. Es werden Detektoren mit derart hoher Empfindlich eingesetzt, dass diese einen großen Mittenabstand (Pitch) bei kleiner aktiver Fläche aufweisen.
  • Es wird bei diesem Bilderfassungssystem z.B. durch eine Differenz im Mittenabstand (Pitch) der Mikrolinsen und Detektorpixel ein lineares Anwachsen der Nei gung der optischen Achsen von Kanal zu Kanal erreicht. Jeder Kanal "sieht" dadurch die benachbarte Richtung der an ihn anschließenden Kanäle. Bei dem Auslesen der Detektorsignale in Form einer Matrix, in der die Signale der Pixel entsprechend der Reihen und gegebenenfalls Spalten eingetragen sind, wird ohne weitere Sortierung der Signale der Pixel das Bild des abgebildeten Objekts erzeugt. Es ist damit möglich, aus der Koordinate eines Kanals im Array formelmäßig seine Blickrichtung innerhalb des gesamten Gesichtsfeldes der Kamera zuzuordnen.
  • Die Veröffentlichung "Artificial apposition compound eye fabricated by micro-optics technology" von J. Duparré et al., Applied Optics, Band 43, Nr. 22, Seiten 4303–4310 beschreibt ein optisches System entsprechend der DE 10 2004 003 013 B3 .
  • Aus der DE 196 53 70 C3 ist ein Verfahren zur opti- schen Verschlüsselung eines Objektbildes bekannt, bei dem ein Linsenfeld aus einer Vielzahl von kleinen Einzellinsen und eine benachbart zum Linsenfeld angeordnete Kodierplatte vorgesehen sind. Eine von einem Bildinformationsträger transmittierte oder reflektierte Strahlung wird über die Anordnung Kodierplatte, Linsenfeld auf ein lichtempfindliches Material geleitet, wobei die Kodierplatte derart ausgebildet ist, dass unregelmäßig Einzellinsen überdeckt werden und damit der Verschlüsselungscode vorgegeben wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur optischen Verschlüsselung eines Objektbildes und eine Einrichtung zur optischen Entschlüsselung sowie ein Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem auf optischer/elektronischer/softwaretechnischer Grundlage zu schaffen, die auf der Basis von Mikrolinsenarrays eine hardwaremäßige Verschlüsselung und gegebenenfalls Entschlüsselung nur durch die Optik gestatten, wodurch ein kostengünstiges optisches Sicherheitselement zur Verfügung gestellt werden soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs sowie der Nebenansprüche gelöst.
  • Dadurch, dass die Einrichtung zur optischen Verschlüsselung eines Objektbildes eine Bilderfassungsvorrichtung mit optischen Kanälen und jeweils zugeordneten Mikrolinsen und in der Brennebene liegenden Lochblenden und/oder Detektoren aufweist, wobei Lochblenden und/oder Detektoren aus den jeweiligen Mikrobildern hinter den Mikrolinsen einen Bildpunkt extrahieren und derart angeordnet sind, dass die Richtungen der jeweils die Verbindungslinien zwischen Linsenscheiteln und Zentrum der Lochblenden und/oder Detektoren bildenden optischen Achsen der Kanäle unregelmäßig aber bekannt sind und den Verschlüsselungscode vorgeben ist es möglich, durch die unregelmäßige aber bekannte Anordnung der die Bildpunkte aufnehmenden Detektorpixel bzw. Lochblenden in der Bildebene bzw. Brennebene der Mikrolinsen die Bildinformation beliebig umzuverteilen. Während bei einer Anordnung der abtastenden Pixel innerhalb der Kanäle nach der DE 10 2004 003 013 B3 mit einer festgelegten und monotonen Vorschrift (z.B. Pitchdifferenz, wobei im Array benachbarte Kanäle auch in benachbarte Richtungen innerhalb des Gesichtsfeldes blicken) das Abbild des Objekts durch einfache Aneinanderreihung der Signale benachbarter Detektorpixel erzeugt, d.h., das so realisierte Objektiv also direkt ein richtige Bild herstellt, muss bei der unregelmäßigen Anordnung der Pixel innerhalb der Zellen nachfolgend zur Bildaufnahme noch eine Umverteilung der Signale der Detektorpixel oder der optischen Signale der Lochblenden zur Entschlüsselung stattfinden, um ein dem Objekt ähnliches Bild zu extrahieren. Die Verschlüsselung ist hardwaremäßig, da sie in der physischen Position einer Lochblende (Pinhole) des optischen Kanals und/oder eines Detektorpixels in seinem Kanal besteht und damit nur in aufwendiger Weise zu manipulieren ist.
  • Entsprechend den Unteransprüchen bzw. den Nebenansprüchen kann eine Entschlüsselung durch eine erneute Übertragung durch eine entschlüsselnde Optik geschehen, die gleichfalls eine Mehrzahl von optischen Kanälen mit jeweils zugeordneten Mikrolinsen und in der Brennebene liegenden ebenfalls unregelmäßig angeordneten Detektoren aufweist, wobei die Detektoren aus den jeweiligen Mikrobildern hinter den Mikrolinsen einen Bildpunkt extrahieren und wobei bei Kenntnis des Verschlüsselungscodes die Mikrolinsen/Detektoren in der Weise dezentriert sind, dass auf den Detektoren die jeweiligen Bildpunkte des Objektabbildes wieder originaltreu umsortiert sind. Dabei kann die optische Verschlüsselungseinrichtung in Form eines Objektivs als Schlüssel, d.h., nur in Form von leuchtenden oder dunklen Lochblenden ohne elektronische Umwandlung über Detektoren ausgebildet sein. Sie kann auch als Kamera vorgesehen sein, bei der die verschlüsselte Information als elektrische Signale vorhanden ist, wobei sie zwischendurch ausgedruckt oder auf einem Display wiedergegeben werden kann.
  • Die Entschlüsselungseinrichtung kann gleichfalls optischer Natur sein, sie kann in direkt benachbarter Zuordnung zum als Objektiv (Mikrolinsenarray und Lochblendenarray in Bildebene) angeordnet sein, wobei sie als Kamera mit optoelektronischen Empfängerarrays ausgebildet sein kann, die den Schlüssel darstellt.
  • Bei einem Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem unter Verwendung der angeführten optischen Verschlüsselungseinrichtung kann auch eine elektrische hardwaremäßige Entschlüsselung durch Vorsehen eines Objektivs als Verschlüsselungseinrichtung und eines direkt das verschlüsselte Muster aufnehmenden Empfängerarrays ausgebildet sein, dessen Verdrahtung entsprechend dem Verschlüsselungscode so hergestellt ist, dass die Signale umsortiert werden. Eine Entschlüsselung kann auch vollständig über softwaretechnisch hinterlegte Umverteilungsvorschriften, z.B. in Form von Tabellen (Lookup table) geschehen. In vorteilhafter Weise kann eine mehrstufige Codierung, z.B. durch eine gleichfalls unregelmäßige Verdrahtung der Detektorpixelanschlüsse realisiert werden, wenn diese nicht zum Entschlüsseln des verschlüsselten optischen Signals eingestellt ist, wobei die unregelmäßige Verdrahtung für eine weitere Codierung aber bekannt ist.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Ver- und/oder Entschlüsselung der Information hardwaremäßig ist, so dass sie deshalb deutlich aufwendiger zu manipulieren sind als softwaretechnische Ver- und/oder Entschlüsselungen. Ein hardwaremäßiger Nachbau eines so realisierten Schlüssels oder Schlosses ist nahezu unmöglich, da zur Herstellung hochpräzise, lithografische Methoden nötig sind, die nur in sehr gut ausgerüsteten Laboratorien zur Verfügung stehen.
  • Die beschriebene Bilderfassungsvorrichtung, sowohl als Objektiv oder als Kamera, weist eine sehr flache Bauweise auf und kann sowohl als Schlüssel als auch als Schloss eingesetzt werden. Dabei bestimmt die Zahl der optischen Kanäle den Grad der Verschlüsselung der Information, wobei z.B. 100 × 100 Kanäle als sinnvoll erscheinen, aber auch eine andere Zahl den jeweiligen Anforderungen entsprechend wählbar ist.
  • Durch die in den weiteren Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Vorzugsweise sind die benachbarten Kanäle optisch voneinander isoliert, was ein zu einem verringerten Signal-Rausch-Verhältnis des abbildenden Systems führenden Übersprechen verhindert.
  • Die unterschiedlichen Richtungen können zusätzlich zu dem gegebenen Versatz der Lochblenden bzw. Detektoren zu der jeweiligen Mikrolinse durch unterschiedliche Mikrolinsen hinsichtlich der Dezentrierung gegenüber dem Kanalzentrum, der Brennweite, der konischen und/oder asphärischen Parameter realisiert werden.
  • Es können sowohl CMOS- als auch CCD-Sensoren zur fotoelektrischen Bildwandlung genutzt werden, wobei abgedünnte und rückseitig beleuchtete Detektoren besonders vorteilhaft sind, da sie sich einfach für eine direkte Verbindung mit der Optik eignen und außerdem weitere Vorteile bezüglich der Sensitivität aufweisen.
  • In vorteilhafter Weise werden elliptische Linsen für das Mikrolinsenarray verwendet, durch die sich die Aberrationskorrektur von OFF-Axis Bildfehlern (Astigmatismus und Bildfeldwölbung) vornehmen lässt. Diese elliptischen Linsen bieten eine zusätzliche Codierungsmöglichkeit, da die Linsen beliebig unregelmäßig, aber bekannt in Elliptizität und Ausrichtung im Objektiv verteilt sind. Daraus resultiert ein größeres Gesichtsfeld der Optik. Es werden nur Bildsegmente aus einer bestimmten Richtung, d.h., unter bestimmtem Einfallswinkel in einem Kanal mit bestimmter Ellipse als Linse scharf abgebildet. Dies resultiert in einer weiteren Stufe der Verschlüsselung. Im Falle elliptischer Linsen wird nur unter einer bestimmten Blickrichtung ein scharfer Bildpunkt erzeugt, wodurch sich die Lochblende bzw. der Detektor genau an der richtigen Stelle im Bild der Mikrolinse befinden muss, um einen scharfen Bildpunkt aufzunehmen.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Ein richtung zur optischen Verschlüsselung,
  • 2 eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Einrichtung zur optischen Verschlüsselung,
  • 3 eine Seitenansicht auf ein System zur optischen Verschlüsselung und Entschlüsselung,
  • 4 ein Ablaufschema eines ersten Ausführungsbeispiels der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen,
  • 5 ein Ablaufschema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen,
  • 6 ein Ablaufschema eines dritten Ausführungsbeispiels der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen,
  • 7 ein Ablaufschema eines vierten Ausführungsbeispiels der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen.
  • In 1 und 2 ist eine Bilderfassungsvorrichtung dargestellt, die bei einer Einrichtung zur optischen Verschlüsselung eines Objektbildes verwendet wird. Die Vorrichtung weist ein Mikrolinsenarray 1 mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen 2 auf, wobei in der 1 die Kreise das Höhenprofil der Mikrolinsen 2 andeuten sollen. Die Mikrolinsen 2 sind jeweils optischen Kanälen 3 zugeordnet, wobei die optischen Kanäle 3 mit Seitenwänden 4 zur optischen Isolierung voneinander versehen sein können, aber nicht müssen. Die optischen Kanäle 3 sind mit einem Lochblendenarray 5 abgeschlossen, wobei, wie aus 1 zu erkennen ist, die Lochblenden 6 bzw. Pinholes eine unregelmäßige Anordnung in Bezug auf das Zentrum jeder Mikrolinse 2 aufweist. Ein sinnvoller Durchmesser jeder Lochblende 6 liegt im Bereich von 1 μm bis 10 μm, wobei jedoch auch andere Abmessungen denkbar sind. Entsprechend 2 sind unterhalb der Löcher 6 der Lochblenden Detektoren 7 in unmittelbarer Nachbarschaft, d.h., im Wesentlichen abstandslos auf einem Substrat 8 angeordnet, das auch die Elektronik tragen kann. In der 2 ist das Substrat 8 mit den Detektoren 7 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit getrennt von der Lochblendenebene gezeigt, grundsätzlich liegen die Detektoren im Wesentlichen in dieser Ebene. Die Fotodetektoren können als CMOS-, CCD-Sensoren oder auch als andere bekannte Fotodetektoren ausgebildet sein.
  • Die Zahl der optischen Kanäle 3 kann entsprechend den Anwendungsgebieten in der Größenordnung von 10 × 10 bis 1000 × 1000 liegen, wobei eine quadratische Form nicht verlangt wird. Die Größe der optischen Kanäle 3 bzw. ihr Durchmesser weist einen Bereich von 10 μm bis 1 μm (bzw. 10 μ × 10 μm bis 1 mm × 1 mm) auf. In entsprechender Weise wird der Durchmesser der Mikrolinsen 2 gewählt. Das Mikrolinsenarray 1 besteht aus einem Kunststoff und kann durch die unterschiedlichsten Technologien, wie Pressen, Spritzen oder dergleichen hergestellt werden. Die optischen Kanäle 3 werden durch ein transparentes Kunststoffmaterial gebildet, wobei die Zwischenräume zwischen dem Material mit einem absorbierenden Material versehen sind. Das Lochblendenarray 5 kann als Metallbeschichtung aber auch als schwarzes Polymer ausgebildet sein.
  • Wie schon ausgeführt wurde, ist die Anordnung der Lochblenden 6 in Bezug auf die Mikrolinsen 2 unregel mäßig, jedoch ist die Unregelmäßigkeit bekannt und gibt den Verschlüsselungscode wieder. Wie aus 2 zu erkennen ist, sind dadurch die Richtungen der optischen Achsen 9, die jeweils die Verbindungslinien zwischen den Linsenscheiteln und dem Zentrum der Lochblenden 6 bzw. der Detektoren 7 bilden, unregelmäßig, wodurch von dem im Unendlichen liegenden Objekt kein geordnetes Bild sondern aus dem Bild ein umsortiertes Pixelmuster entsteht, wobei allerdings aufgrund der bekannten Anordnung der Bildpunkte aufnehmenden Detektorpixel bzw. Lochblenden die Verteilung bekannt ist.
  • Die gesamte Anordnung entsprechend 2 die dort als Kamera ausgebildet ist, ist als Chip aufgebaut, wobei die Höhe bzw. Dicke der Kamera weniger als 1 mm, aber wenn gewünscht auch mehr betragen kann. Die Mikrolinsen weisen eine Brennweite entsprechend der Höhe der optischen Kanäle 3 auf, derart, dass sich das Lochblendenarray 5 bzw. die Detektoren 7 in der Bildebene des Mikrolinsenarrays befinden.
  • Als Verschlüsselungseinrichtung kann die Anordnung nach 1 bzw. 2 auch ohne die Detektoren 7 verwendet werden, wobei die Anordnung dann als Objektiv wirkt. In entsprechender Weise kann auch das Lochblendenarray 5 weggelassen werden, wenn die Detektoren klein genug ausgebildet sind.
  • In 3 ist ein System zur optischen Verschlüsselung und Entschlüsselung dargestellt, wobei die Verschlüsselungseinrichtung 10, d.h., der Schlüssel der Anordnung nach 2 ohne die Detektoren entspricht, d.h., als Objektiv ausgebildet ist. Die Einrichtung 11 zur Entschlüsselung muss ein Abbild des ursprünglichen Objekts erstellen, wobei im vorliegenden Fall keine Abbildung aus dem Unendlichen, sondern eine nahezu 1:1 Abbildung bzw. ein ähnlicher Abbildungsmaßstab realisiert werden muss. Der Aufbau der Entschlüsselungseinrichtung 11 ist ähnlich dem der Verschlüsselungseinrichtung 10, d.h., es sind optische Kanäle 12 mit einem Lochblendenarray 13 und darunter angeordnete Detektoren 14 auf einem Substrat 15 vorgesehen, wobei die Anordnung des Lochblendenarrays 13 bzw. der Detektoren 14 gleichfalls unregelmäßig ist. Den optischen Kanälen 12 sind Mikrolinsen 16 zugeordnet, wobei jedoch diese Mikrolinsen und/oder die Detektoren derart angepasst oder dezentriert sind, dass sie den Verschlüsselungscode wiedergeben, d.h., dass die von der Verschlüsselungseinrichtung 10 gelieferten Bildpunkte so umverteilt werden, dass das richtige, originale Abbild des Objekts entsteht. Dazu sind die Linsen versetzt bzw. dezentriert. Es ist eine Überkreuzung der optischen Achsen der Kanäle nötig, um tatsächlich ein richtiges Bild mit der Entschlüsselungseinrichtung 11 zu erhalten. Die Informationen müssen zwischen verschiedenen Kanälen ausgetauscht werden, z.B. muss der ganz linke Kanal der Entschlüsselungseinrichtung 11 auch der nach links zeigenden optischen Achse der Verschlüsselungseinrichtung 10 zugeordnet sein. Die relative Position des Detektorpixels der Entschlüsselungseinrichtung 11 innerhalb des Kanals ist unerheblich, wesentlich ist, dass der Kanal zur richtigen Blickrichtung ins Objekt korrespondiert.
  • Im in 3 dargestellten Beispiel wird somit das Objekt durch die Verschlüsselungseinrichtung, d.h., durch das Objektiv in ein unidentifizierbares Muster verschlüsselt, dieses Muster wird mit der als Kamera ausgebildeten Entschlüsselungseinrichtung 11 entschlüsselt aufgenommen, wodurch das Originalbild er kannt werden kann.
  • In den 47 sind weitere Möglichkeiten eines Ver-/Entschlüsselungssystems dargestellt, die zur verschlüsselten Bildübertragung dienen können, wobei der in den Figuren angegebene Text Teil der Offenbarung der Erfindung ist. Dazu wird beispielsweise entsprechend 4 mit einer flachen Kamera mit unregelmäßig angeordneten optischen Achsen innerhalb der Kanäle verschlüsselt aufgenommen und die Signale des verschlüsselten Bildes werden als verschlüsselte Information von einem Sender an einen Empfänger elektronisch übertragen. Der Empfänger kennt die Umverteilungsvorschrift zum Entschlüsseln der Signale, wobei in 4 eine Abbildung auf einem Display realisiert wird und eine Entschlüsselungskamera entsprechend 3 entschlüsselt die Musterabbildung in das Originalbild.
  • In 5 ist eine entsprechende Verschlüsselung und Übertragung der verschlüsselten Information dargestellt, wobei hier jedoch die Umverteilungsvorschrift beispielsweise softwaremäßig implementiert ist und gegebenenfalls mit einer hinterlegten Referenz verglichen wird. Auf diese Weise kann das Bild des Objekts wieder hergestellt werden bzw. die Erteilung einer Zugangserlaubnis realisiert werden.
  • In 6 ist der Ablauf eines weiteren Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystems dargestellt, bei dem das Objekt mit einem Objektiv entsprechend 3 als Schlüssel in ein Muster verschlüsselt wird. Wenn beispielsweise ein Zugangsversuch durchgeführt werden soll, wird das beispielsweise als Chipkarte ausgebildete Objektiv auf einen Empfänger aufgelegt, der Bestandteil des Schlosses ist. Dabei sind die optoelek tronischen Empfängerpixel so angeordnet, dass sie sich direkt hinter den Lochblenden des Objektivs befinden, so dass eine Musterextraktion durchgeführt wird. Die Pixelanschlüsse des Empfängers sind beispielsweise hardwaremäßig so verdrahtet, dass die Umverteilungsvorschrift gegeben ist, wodurch am Empfängerchip genau für dieses verschlüsselnde Objekt das rekonstruierte Bild des Objekts am Ausgang anliegt. Das Bild kann dann auf Übereinstimmung mit einer Referenz verglichen werden.
  • Ein weiterer Ablauf ist in 7 dargestellt, bei dem eine weitere Stufe der Codierung bzw. Verschlüsselung und eine softwaremäßige Umverteilung der Pixel stattfindet. Dabei kann einerseits das Objektiv fest mit den optoelektronischen Pixeln verbunden sein oder Objekt und Empfänger arbeiten getrennt voneinander, z.B. als Schlüssel und Schloss. Im Einzelnen verschlüsselt ein Objektiv das Bild des Objekts in ein Muster, wobei die optoelektronischen Empfängerpixel so angeordnet sind, dass sie sich direkt hinter den Lochblenden des Objektivs befinden und eine Musterextraktion stattfindet. Als weitere Codierung sind die Pixelanschlüsse so unregelmäßig miteinander verdrahtet, dass sie eine weitere Umverteilung der Bildinformationen am Ausgang des Empfängerchips bewirken. Die verschlüsselte Information wird übertragen und beispielsweise elektronisch wie zuvor beschrieben entschlüsselt, wodurch das Bild des Objekts erhalten wird.
  • Die Einrichtungen zum Verschlüsseln bzw. Entschlüsseln bzw. das entsprechende System sind in den unterschiedlichsten Weisen anwendbar. Beispielsweise kann die Kamera entweder als Schlüssel, z.B. in einer Karte mobil oder auch fest installiert in einem Auto, einer Pforte, einer Fensterscheibe, einer Wand, einem Automaten oder dergleichen sein. Sie sind in der Sicherheitstechnik zur Durchsetzung von Zugangsberechtigungen und Identifikationen einsetzbar. Für die Gesichts- bzw. Mustererkennung wird das Referenzgesicht bzw. -muster nicht als solches in einem Speicherchip hinterlegt, da man dieses leicht manipulieren könnte, sondern passend zur entsprechend verschlüsselt aufnehmenden Kamera ebenfalls verschlüsselt, so dass eine Freigabe nur für das richtige präsentierte Gesicht bzw. Muster stattfindet, dieses aber überhaupt nicht mit dem im Speicherchip hinterlegten Muster übereinstimmt. Ein Extrahieren der Daten aus dem Speicherchip bringt also nichts, da das zu präsentierende Muster daraus nicht erkennbar ist.

Claims (19)

  1. Einrichtung zur optischen Verschlüsselung eines Objektbildes mit einer Bilderfassungsvorrichtung, die eine Mehrzahl von optischen Kanälen mit jeweils zugeordneter Mikrolinse und eine Mehrzahl von in der Brennebene liegenden Lochblenden und/oder Detektoren aufweist, wobei Lochblenden (6) und/oder Detektoren (7) aus den jeweiligen Mikrobildern hinter den Mikrolinsen (2) einen Bildpunkt extrahieren und derart angeordnet sind, dass die Richtungen der jeweils die Verbindungslinien zwischen Linsenscheiteln und Zentrum der Lochblenden (6) und/oder Detektoren (7) bildenden optischen Achsen (9) der Kanäle (3) unregelmäßig, aber bekannt sind und den Verschlüsselungscode vorgeben.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Mikrolinsen hinsichtlich der Dezentrierung gegenüber dem Kanalzentrum, der Brennweite, der konischen und/oder asphärischen Parameter unterscheiden und somit die unterschiedlichen Richtungen realisieren.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von unterschiedlichen Neigungen der optischen Achsen in die einzelnen Mikrolinsen Mikroprismen integriert sind.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Kanäle (3) voneinander optisch isoliert sind.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen (2) zumindest teilweise als elliptische Linsen ausgebildet sind.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung als Objektiv ausgebildet ist, bei dem jedem optischen Kanal (3) eine Lochblende zugeordnet ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv fest mit einem Detektorarray zur Lieferung eines verschlüsselten elektronischen Signals verbunden ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung als Kamera ausgebildet ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren als CCD, CMOS-Fotosensorarray und/oder aus einem Polymer bestehenden Fotosensorarray ausgebildet sind.
  10. Einrichtung zur optischen Entschlüsselung eines mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verschlüsselten Abbildes mit einer Bilderfassungsvorrichtung, die eine Mehrzahl von optischen Kanälen (12) mit jeweils zugeordneter Mikrolinse (16) und eine Mehrzahl von in der Brennebene liegenden, ebenfalls unregelmäßig angeordneten Detektoren (14) aufweist, wobei die Detek toren aus den jeweiligen Mikrobildern hinter den Mikrolinsen einen Bildpunkt extrahieren und wobei bei Kenntnis des Verschlüsselungscodes die Mikrolinsen (16) und/oder Detektoren in der Weise dezentriert sind, dass auf den Detektoren (14) die jeweiligen Bildpunkte des Objektabbildes umsortiert sind, derart, dass das Originalobjektbild entsteht.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10 und Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Kanäle (12) mit den Mikrolinsen (16) so ausgebildet sind, dass eine nahezu 1:1 Abbildung rea- lisiert ist, im Gegensatz zu dem verschlüsselnden Objektiv, bei dem eine Abbildung aus Unendlich stattfindet.
  12. Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem mit einer Verschlüsselungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer Entschlüsselungseinrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- und die Entschlüsselungseinrichtung übereinander in unmittelbarer räumlicher Nachbarschaft angeordnet sind.
  14. Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem mit einer Verschlüsselungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer Entschlüsselungseinrichtung, die ein Detektorarray und eine soft- und/oder hardwaremäßige Umsortierung der Detektorpixel entsprechend dem Verschlüsselungscode aufweist.
  15. Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem mit einer Verschlüsselungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer Entschlüsselungseinrichtung, die eine softwaremäßige Umverteilung der verschlüsselten Signale entsprechend dem Verschlüsselungscode aufweist.
  16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die hardwaremäßige Umsortierung als Verdrahtung der Detektorpixelanschlüsse ausgebildet ist.
  17. System nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die softwaremäßige Umsortierung als Tabelle ausgebildet ist.
  18. System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fernübertragungsvorrichtung zum Übertragen der verschlüsselten Bildinformation zwischen der Ver- und der Entschlüsselungseinrichtung angeordnet ist.
  19. System nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ver- und der Entschlüsselungseinrichtung ein Display zum Anzeigen des verschlüsselten Abbildes angeordnet ist.
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