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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand, wobei die Vorrichtung ein Kontaktfenster mit einer Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem Kontaktbereich und einen Detektor zum Erfassen von Licht aus dem Kontaktbereich aufweist.
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Eine derartige Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand offenbart die
DE 699 21 509 T2 . Dabei umfasst die in der
DE 699 21 509 T2 offenbarte Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand eine Lichtquelle zum Beleuchten eines Abbildungsbereichs und eine konvexe Kontaktfläche, die freiliegt, um in Kontakt mit einer Hand zu treten, und um Bereiche der Hand in festem Kontakt mit der Kontaktfläche durch den Abbildungsbereich zu führen, indem sie sich in Bezug auf den Abbildungsbereich bewegt.
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Die
DE 44 21 243 A1 offenbart eine Einrichtung zur Eingabe eines Bildes eines Fingerabdrucks, wobei Licht auf einen Finger gerichtet wird, der auf einer Bilderfassungs-Oberfläche eines Prismas angeordnet ist.
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Die
EP 0 045 917 A1 offenbart einen Fingerabdrucksensor zum Erzeugen eines eines zu untersuchenden Fingers entsprechenden elektrischen Ausgangssignals, wobei der Fingerabdrucksensor einen Kontaktkörper aufweist, der wenigstens teilweise aus einem transparenten elastischen Material gebildet ist und der an einer flachen Trägerplatte angebracht ist, wobei eine Lichtempfangsfläche und eine Kontaktfläche zur Aufnahme eines Kontaktdruckes durch den Finger vorgesehen sind.
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Die
DE 10 2009 058 668 A1 offenbart eine Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand, wobei die Vorrichtung ein transparentes Kontaktfenster mit einer formsteifen Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem Kontaktbereich, eine auf einer der Kontaktfläche abgewandten Seite des transparenten Kontaktfensters angeordnete Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Kontaktbereichs und einen Detektor zum Erfassen von Licht aus dem Kontaktbereich aufweist, und wobei die Kontaktfläche zumindest im Kontaktbereich eine Licht streuende Struktur umfasst.
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Weitere Vorrichtungen zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand sind in der
WO 03/027941 A1 , der
WO 02/15566 A1 , der
WO 01/88835 A1 , der
WO 00/79215 A1 , der
US 6 195 448 B1 , der
US 2006/0291704 A1 , der
US 6 956 608 B1 , der
US 5 736 734 , der
US 4 936 680 , der
US 5 177 353 , der
US 4 783 167 , der
US 4787 742 , der
US 5 650 842 , der
US 4 544 267 und der
EP 0 308 162 A2 offenbart.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand anzugeben. Dabei ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur optischen Abbildung von Merkmalen einer Hand bzw. einen Fingerabdruckscanner kostengünstig herzustellen. Es soll insbesondere ein mit einem Pad versehbarer Hand- bzw. Fingerabdruckscanner kostengünstig hergestellt werden. Es soll insbesondere ein gegen Umwelteinflüsse robuster Hand- bzw. Fingerabdruckscanner (insbesondere kostengünstig) hergestellt werden. Es soll insbesondere ein gegen Feuchtigkeit eine Hand robuster Hand- bzw. Fingerabdruckscanner (insbesondere kostengünstig) hergestellt werden.
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Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand gelöst, wobei die Vorrichtung ein (transparentes) Kontaktfenster mit einer Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem Kontaktbereich, einen Detektor und eine Abbildungsoptik zum Abbilden des Kontaktbereichs auf den Detektor umfasst, wobei vorteilhafterweise eine optische Achse der Abbildungsoptik in einem Winkel von nicht mehr als 35° auf die Kontaktfläche ausgerichtet ist, wobei die Abbildungsoptik mittels zumindest eines (thermischen) Abbildungsoptik-Dehnungselementes bzw. ersten (thermischen) Dehnungselementes (insbesondere in Verbindung mit einem Träger und/oder einem Gehäuse) mechanisch mit dem transparenten Kontaktfenster und/oder mit dem Detektor verbunden ist, wobei vorteilhafterweise der Detektor mittels zumindest eines (thermischen) Detektor-Dehnungselementes bzw. eines zweiten (thermischen) Dehnungselementes (insbesondere in Verbindung mit einem Träger und/oder einem Gehäuse) mechanisch mit dem transparenten Kontaktfenster und/oder mit der Abbildungsoptik verbunden ist.
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Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand gelöst, wobei die Vorrichtung ein (transparentes) Kontaktfenster mit einer Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem Kontaktbereich, einen Detektor und eine Abbildungsoptik zum Abbilden des Kontaktbereichs auf den Detektor umfasst, wobei vorteilhafterweise eine optische Achse der Abbildungsoptik in einem Winkel von nicht mehr als 35° auf die Kontaktfläche ausgerichtet ist, und wobei der Detektor mittels zumindest eines (thermischen) Detektor-Dehnungselementes (insbesondere in Verbindung mit einem Träger und/oder einem Gehäuse) mechanisch mit dem transparenten Kontaktfenster und/oder mit der Abbildungsoptik verbunden ist.
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Die vorgenannte Vorrichtungen zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand sind insbesondere derart ausgestaltet, dass sie die Richtlinie EFTS-IQS 7.1. erfüllen.
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Eine Vorrichtung zur optischen Abbildung von Merkmalen einer Hand ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Fingerscanner bzw. ein Fingerabdruckscanner. Merkmale einer Hand sind im Sinne der Erfindung insbesondere Oberflächenmerkmale bzw. Rillen in der Haut. Merkmale einer Hand sind im Sinne der Erfindung insbesondere Fingerabdrücke.
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Das (transparente) Kontaktfenster ist insbesondere aus einem transparenten Material ausgeführt, z. B. aus, insbesondere anorganischem, Glas. Das transparente Kontaktfenster ist insbesondere aus Kunststoff (insbesondere Acryl) oder optischen Glas, wie z. B. B270, N-F2 oder N-BK7, ausgeführt. Transparent bezieht sich im Sinne der Erfindung insbesondere auf optische Transparenz in Bezug auf Licht einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Kontaktfläche bzw. des Kontaktbereichs. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Kontaktfläche formsteif ist.
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Eine Kontaktfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere die Oberfläche des transparenten Kontaktfensters, die freiliegt, um in Kontakt mit einer Hand oder einem Teil der Hand zu treten. Ein Kontaktbereich im Sinne der Erfindung kann die gesamte Kontaktfläche umfassen. Ein Kontaktbereich im Sinne der Erfindung kann jedoch auch ein Teil der Kontaktflächen bzw. der Teil der Kontaktfläche sein, der in einem bestimmten Fall tatsächlichen Kontakt der Hand oder eines Teils der Hand ausgesetzt ist.
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Ein Detektor im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Bildaufnehmer. Ein Detektor im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung, die Licht aufnimmt und dieses in ein entsprechendes elektrisches Signal mit dem Informationsgehalt eines aufgenommenen Bildes umwandelt. Dem Detektor kann eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung oder Bearbeitung des von dem Detektor umfassten Bildes nachgeordnet sein. Ein Detektor im Sinne der Erfindung kann insbesondere eine Orthogonale (in Bezug auf seine Detektionsebene) besitzen, die gegenüber der optischen Achse der Abbildungsoptik um einen Winkel zwischen 1° und 15° geneigt ist.
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Zwischen dem Kontaktfenster und dem Detektor bzw. der Abbildungsoptik kann eine Feldlinse vorgesehen sein. Die Feldlinse kann Teil des Kontaktfensters sein. Eine Feldlinse im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Sammellinse.
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Eine Abbildungsoptik im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel eine Linse, eine Anordnung von Linsen bzw. ein Objektiv sein. Eine optische Achse der Abbildungsoptik ist im Sinne der Erfindung insbesondere unter dem Winkel auf die Kontaktfläche ausgerichtet, unter dem sie die Kontaktfläche „schneidet”. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die optische Achse der Abbildungsoptik die Kontaktfläche (virtuell) unter einem Winkel von nicht mehr als 35° schneidet. Wird Licht aus dem Kontaktbereich vor Eintritt in die Abbildungsoptik ein- oder mehrfach umgelenkt, so wird auch die optische Achse der Abbildungsoptik entsprechend ein- oder mehrfach umgelenkt.
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Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Element, dessen Länge temperaturabhängig ist. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Element, dessen Länge derart temperaturabhängig ist, dass die optischen Eigenschaften der Vorrichtung zur optischen Abbildung von Merkmalen einer Hand (sichtbar bzw. spürbar) temperaturabhängig beeinflusst werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand eine, insbesondere auf einer der Kontaktfläche abgewandten Seite des Kontaktfensters angeordnete, Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Kontaktbereichs, insbesondere unter einer Hauptbeleuchtungsrichtung von nicht mehr als 55°, vorteilhafterweise von nicht mehr als 35°. Eine Hauptbeleuchtungsrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere die Richtung des Strahlungsmaximums einer Beleuchtungseinrichtung. Eine Beleuchtungseinrichtung im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel einen LED-Array oder (zumindest) zwei LED-Arrays umfassen. Der Kontaktbereich wird mittels der Beleuchtungseinrichtung insbesondere von unten beleuchtet, das heißt insbesondere, dass die Kontaktfläche bzw. der Kontaktbereich von der der Hand oder des Teils der Hand abgewandten Seite der Kontaktfläche bzw. des Kontaktbereichs beleuchtet wird. Die Anordnung von Beleuchtungseinrichtung und Lichteintrittsfläche des Kontaktfensters kann zum Beispiel gemäß
1, gemäß der
DE 10 2009 058 668 A1 , gemäß der
US 2006/0291794 A1 oder gemäß der
DE 44 21 243 A1 erfolgen.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Kontaktfenster (bzw. seine Oberfläche/Kontaktfläche und/oder sein Inneres) eine Licht streuende Struktur. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Licht streuende Struktur eine Licht streuende Oberflächenstruktur, insbesondere mit einer Rauigkeit von mehr als 150 nm, insbesondere von mehr als 200 nm. Rauigkeit im Sinne der Erfindung soll insbesondere als Ra, insbesondere nach ISO 4287 bzw. ISO 10110, definiert sein. Die Licht streuende Oberflächenstruktur kann insbesondere eine periodische oder eine zufällig verteilte Struktur umfassen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Licht streuende Struktur als Licht streuende Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von mehr als 150 nm, insbesondere von mehr als 200 nm, ausgestaltet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Licht streuende Struktur eine Licht streuende Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von mehr als 1000 nm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Licht streuende Struktur als Licht streuende Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von mehr als 1000 nm ausgestaltet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Licht streuende Struktur eine Licht streuende Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von weniger als 1000 μm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Licht streuende Struktur als Licht streuende Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von weniger als 1000 μm ausgestaltet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Licht streuende Struktur eine Streuwirkung entsprechend einer Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von mehr als 150 nm, insbesondere von mehr als 200 nm, auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Licht streuende Struktur eine Streuwirkung entsprechend einer Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von mehr als 1000 nm auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Licht streuende Struktur eine Streuwirkung entsprechend einer Oberflächenstruktur mit einer Rauigkeit von weniger als 1000 μm auf.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Abbildungsoptik mittels des Abbildungsoptik-Dehnungselementes temperaturabhängig entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik verschiebbar. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen der Abbildungsoptik und dem Kontaktfenster bzw. dem Kontaktbereich vergrößert, wenn die Temperatur steigt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen der Abbildungsoptik und dem Kontaktfenster bzw. dem Kontaktbereich verkleinert, wenn die Temperatur sinkt.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Detektor mittels des Detektor-Dehnungselementes temperaturabhängig entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik verschiebbar. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen dem Detektor und dem Kontaktfenster bzw. dem Kontaktbereich vergrößert, wenn die Temperatur steigt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen dem Detektor und dem Kontaktfenster bzw. dem Kontaktbereich verkleinert, wenn die Temperatur sinkt.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen der Abbildungsoptik und dem Detektor verkleinert, wenn die Temperatur steigt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen der Abbildungsoptik und dem Detektor vergrößert, wenn die Temperatur sinkt.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Abbildungsoptik-Dehnungselement ein erstes Teilelement mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einer ersten wirksamen Länge sowie ein zumindest zweites Teilelement mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einer zweiten wirksamen Länge. Es ist insbesondere vorgesehen, dass mittels eines Teilelements die Abbildungsoptik temperaturabhängig entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik verschiebbar ist. Eine wirksame Länge im Sinne der Erfindung bezeichnet insbesondere eine Länge in Ausrichtung der optischen Achse der Abbildungsoptik. Eine wirksame Länge im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Länge eines Teilelements, die zur temperaturabhängigen Veränderung des Abstands zwischen dem Kontaktfenster bzw. dem Kontaktbereich und der Abbildungsoptik bzw. dem Detektor und der Abbildungsoptik entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik beiträgt.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich die erste wirksame Länge von der zweiten wirksamen Länge.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Teilelement Stahl umfasst oder aus Stahl besteht. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Teilelement Kunststoff umfasst oder aus Kunststoff besteht.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Teilelement und das zweite Teilelement derart miteinander verbunden bzw. zueinander ausgerichtet, dass sie sich bei einer Erhöhung der (ihrer) Temperatur in entgegengesetzte Richtungen verlängern.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Detektor-Dehnungselement Aluminium umfasst oder aus Aluminium besteht.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abbildungsoptik-Dehnungselement und das Detektor-Dehnungselement derart miteinander verbunden bzw. zueinander ausgerichtet sind, dass sie sich bei einer Erhöhung der Temperatur in die gleiche Richtung (aber vorteilhafterweise mit unterschiedlichem Ausmaß) verlängern.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass im Lichtweg zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor bzw. im Lichtweg zwischen dem Kontaktfenster und dem Detektor keine (mechanisch) von einem Benutzer bewegbaren Teile angeordnet sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Abbildungsoptik im Gebrauch für den Benutzer nicht bewegbar ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung fixiert und im Gebrauch für den Benutzer nicht bewegbar ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Kontaktfenster fixiert und in Gebrauch für den Benutzer nicht bewegbar ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Detektor im Gebrauch für den Benutzer nicht bewegbar ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung, das Kontaktfenster, die Abbildungsoptik und der Detektor nicht von einem Benutzer zueinander bewegbar sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Kontaktfenster, die Abbildungsoptik und der Detektor nicht von einem Benutzer zueinander bewegbar sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Kontaktfenster and die Abbildungsoptik nicht von einem Benutzer zueinander bewegbar sind.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand ein transparentes Pad zur, insbesondere lösbaren, Verbindung mit der ersten Kontaktfläche zugeordnet. Ein Pad im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Folie. Ein Pad im Sinne der Erfindung ist insbesondere dünner als 1 mm. Ein Pad im Sinne der Erfindung kann insbesondere vorgenannte Streuelemente bzw. streuende Strukturen umfassen. Ein Pad im Sinne der Erfindung ist insbesondere aus Kunststoff, insbesondere transparentem Kunststoff, ausgeführt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das transparente Pad in einem mit der ersten Kontaktfläche verbundenen Zustand an einer der ersten Kontaktfläche abgewandten und/oder gegenüberliegenden Seite eine zweite Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem zweiten Kontaktbereich.
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Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Bedienung einer – eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden – Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand gelöst, wobei die Merkmale einer die Kontaktfläche berührenden Hand oder eines die Kontaktfläche berührenden Handteils mittels des Detektors erfasst werden (erster Bedienmodus), wobei auf der ersten Kontaktfläche, insbesondere lösbar, ein transparentes Pad angeordnet wird, das an einer der Kontaktfläche abgewandten und/oder gegenüberliegenden Seite eine weitere Kontaktfläche zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem weiteren Kontaktbereich umfasst, und wobei die Merkmale einer die weitere Kontaktfläche berührenden Hand oder eines die weitere Kontaktfläche berührenden Handteils mittels des Detektors erfasst werden (zweiter Bedienmodus).
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Art der Beleuchtung des Kontaktbereichs im ersten wie im zweiten Betriebsmodus im Wesentlichen identisch ist bzw. nicht geändert wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass beim Wechsel vom ersten zum zweiten Betriebsmodus bzw. vom zweiten zum ersten Betriebsmodus kein Beleuchtungswechsel erfolgt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Beleuchtung (durch die Beleuchtungseinrichtung) unabhängig davon erfolgt, ob ein Pad verwendet wird oder nicht.
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Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer als Fingerscanner ausgebildeten Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand in einem ersten Betriebsmodus,
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Abbildungsoptik-Dehnungselementes mit einem Objektiv in einer Prinzipdarstellung,
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3 die MTF der als Fingerscanner ausgebildeten Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand gemäß 1 und
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4 die als Fingerscanner ausgebildete Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand gemäß 1 in einem zweiten Betriebsmodus.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer als Fingerabdruckscanner 1 ausgestalteten Vorrichtung zum optischen Abbilden von Merkmalen einer Hand oder Teilen einer Hand. Der Fingerabdruckscanner 1 umfasst ein transparentes formsteifes Kontaktfenster 10 mit einer (formsteifen) Kontaktfläche 11 zum Auflegen einer Hand oder eines Teils einer Hand, insbesondere eines Fingers 5, in einem Kontaktbereich 12. Das transparente Kontaktfenster besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Glas der Sorte N-F2.
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Der Fingerscanner 1 umfasst zudem eine Beleuchtungseinrichtung 2. Die Beleuchtungseinrichtung 2 umfasst einen LED-Array, dessen Licht auf die Einkoppelfläche 16 gerichtet wird und den Kontaktbereich 12 beleuchtet. Mittels der Beleuchtungseinrichtung 2 wird Licht einer Wellenlänge (in etwa) zwischen 460 nm und 480 nm emittiert. Der Fingerabzugscanner 1 umfasst zudem einen Detektor 3 zum Erfassen von Licht aus dem Kontaktbereich 12 (das aus der mit Bezugszeichen 15 bezeichneten Auskoppelfläche austritt).
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Zwischen dem transparenten Kontaktfenster 10 und dem Detektor 3 ist ein Objektiv 31 vorgesehen, mittels dessen ein Bild des Kontaktbereichs 12 auf den Detektor 3 abgebildet wird. Das Objektiv 31 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Abbildungsoptik im Sinne der Ansprüche. Das Objektiv 31 hat eine Brennweite von 24,8 mm und eine detektorseitige numerische Apertur von 0,1.
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Mittels des Detektors 3 ist das abgebildete Bild digitalisierbar und als elektronisches Signal einer Auswerteeinheit bzw. einer Bilderkennung oder einer Bildkorrektureinrichtung zuführbar. Das Objekt 31 und der Detektor 3 sind so ausgerichtet, dass sie von der Beleuchtungseinrichtung 2 abgestrahltes Licht aufnehmen, das im Kontaktbereich 12 der Totalreflexion unterliegt. Zwischen dem Kontaktfenster 10 und dem Objektiv 31 ist eine Feldlinse 33 aus Glas der Sorte N-BK7 angeordnet. Das Objektiv 31 und das Kontaktfenster 10 sind mittels eines Abbildungsoptik-Dehnungselements 4 und eines Gehäuses 6 derart mechanisch miteinander verbunden, dass die optische Achse 32 des Objektivs 31 den Kontaktbereich 11 und einen Winkel α von 33° schneidet.
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1 zeigt eine prinzipielle Darstellung des Fingerabdruckscanners 1. Dabei sind die Anordnungen der Komponenten zueinander vereinfacht dargestellt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass in einer konkreten Implementierung Licht von der Kontaktfläche 12 ein- oder mehrfach umgelenkt auf das Objektiv 31 trifft.
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Entsprechend den Umlenkungen des Lichts wird auch die optische Achse 32 des Objektivs 31 „umgelenkt”.
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Der Detektor 3 und das Kontaktfenster 10 sind mittels eines Detektor-Dehnungselementes 40 aus Aluminium und mittels des Gehäuses 6 mechanisch miteinander verbunden. Das Detektor-Dehnungselement 40 weist eine wirksame Länge von 10,1 mm auf. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Detektor-Dehnungselementes 40 beträgt 23,8·10–6K–1.
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Das Abbildungsoptik-Dehnungselement 4 umfasst, wie in 2 dargestellt, eine mechanische Fixierung 44, mittels der das Abbildungsoptik-Dehnungselement 4 (und das Detektor-Dehnungselement 40) an dem Gehäuse 6 fixiert ist (sind). Bezugszeichen 41 bezeichnet ein Teilelement aus Edelstahl mit einer wirksamen Länge von 20,3 mm. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Teilelements 41 beträgt 16,0·10–6K–1. Das Teilelement 41 ist mittels eines Verbindungsstücks 43 mit einem Teilelement 42 derart verbunden, dass es der thermischen Ausdehnung des Teilelements 41 entgegenwirkt. Das Teilelement 42 ist aus Kunstoff ausgeführt und besitzt eine wirksame Länge von 21,3 mm. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Teilelements 42 beträgt 50,0·10–6K–1. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten beziehen sich jeweils auf einen Arbeitspunkt von 20°C. Das den Verbindungselementen 43 entgegengesetzte Ende des Teilelements 42 ist mittels eines weiteren Verbindungselements 45 mit dem Objektiv 31 derart verbunden, dass sich bei einer Erhöhung der Temperatur der Abstand zwischen dem Objektiv 31 und dem Detektor 3 entlang der optischen Achse 32 des Objektivs 31 verringert und sich bei einer Verringerung der Temperatur der Abstand zwischen dem Objektiv 31 und dem Detektor 3 entlang der optischen Achse 32 des Objektivs 31 vergrößert. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Teilelemente 41 und 42 zylinder- bzw. tubusförmig ausgestaltet sind und insbesondere ineinanderliegen. So kann zum Beispiel das Teilelement 42 als Tubus in dem Teilelement 41 angeordnet sein. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Objektiv 31 in einem der Teilelemente, zum Beispiel in dem Teilelement 42, angeordnet ist. So kann zum Beispiel das Objektiv 31 von dem Teilelement 42 umschlossen und das Teilelement 42 wiederum von dem Teilelement 41 umschlossen sein. Der Fingerscanner 1 besitzt eine besonders temperaturstabile MTF, die in 3 abgebildet ist.
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1 zeigt den Fingerscanner 1 in einem ersten Betriebsmodus. 4 zeigt den Fingerscanner 1 in einem weiteren/zweiten Betriebsmodus, in dem auf der Kontaktfläche 11 ein Pad 111 angeordnet ist, das eine weitere Kontaktfläche 11A mit einem weiteren Kontaktbereich 12A bildet. Der Fingerscanner 1 ist ein besonders kostengünstiges Ausführungsbeispiel für einen mit und ohne Pad 111 verwendbaren Fingerscanner, da beim Wechsel von dem ersten zum zweiten Betriebsmodus bzw. vom zweiten zum ersten Betriebsmodus außer dem Hinzufügen bzw. Entfernen des Pads 111 keine zusätzlichen Bedienmaßnahmen notwendig sind.
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Die Elemente, Abstände und Winkel in den 1, 2 und 4 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z. B. die Größenordnungen einiger Elemente, Abstände und Winkel übertrieben gegenüber anderen Elementen, Abständen und Winkeln dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69921509 T2 [0002, 0002]
- DE 4421243 A1 [0003, 0018]
- EP 0045917 A1 [0004]
- DE 102009058668 A1 [0005, 0018]
- WO 03/027941 A1 [0006]
- WO 02/15566 A1 [0006]
- WO 01/88835 A1 [0006]
- WO 00/79215 A1 [0006]
- US 6195448 B1 [0006]
- US 2006/0291704 A1 [0006]
- US 6956608 B1 [0006]
- US 5736734 [0006]
- US 4936680 [0006]
- US 5177353 [0006]
- US 4783167 [0006]
- US 4787742 [0006]
- US 5650842 [0006]
- US 4544267 [0006]
- EP 0308162 A2 [0006]
- US 2006/0291794 A1 [0018]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 4287 [0019]
- ISO 10110 [0019]
