DE19535803A1 - Scanner for optically scanning objects esp. fingerprints with surface structure - Google Patents

Scanner for optically scanning objects esp. fingerprints with surface structure

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DE19535803A1
DE19535803A1 DE1995135803 DE19535803A DE19535803A1 DE 19535803 A1 DE19535803 A1 DE 19535803A1 DE 1995135803 DE1995135803 DE 1995135803 DE 19535803 A DE19535803 A DE 19535803A DE 19535803 A1 DE19535803 A1 DE 19535803A1
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Markus Dipl Phys Schnitzlein
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    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06KRECOGNITION OF DATA; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K9/00Methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K9/00006Acquiring or recognising fingerprints or palmprints
    • G06K9/00013Image acquisition
    • G06K9/00046Image acquisition by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00Detecting, measuring or recording for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/1172Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical means
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring roughness or irregularity of surfaces

Abstract

The scanner uses a plane parallel glass plate (1) as a backing for the object. It has a light source (5) and an optical sensor arrangement (3). An optical device is provided in the beam path between the light source (5) and the sensor arrangement. The side of the glass plate (1) nearest the light source (5) has a non- reflective surface. A beam splitter (4) is arranged in the beam path of the scanning beam from the light source perpendicular to the glass plate. The beam splitter deflects the beam reflected at the object by 90 deg. and directs the beam via the objective lens (2) to the sensor (3). The beam splitter is preferably formed as a semi-transparent mirror (4) at 45 deg. to the plane of the glass plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The invention relates to a scanning device according to the features of the preamble of claim 1.

Durch den zunehmenden Einsatz von Datenverarbeitungsgeräten im Polizei- und Sicherheitswesen entsteht ein großer Bedarf an Datenerfassungssystemen, insbesondere von Bilddatenerfas sungssystemen, die in bestehende Systeme eingebunden werden können. The increasing use of computers in public-order character creates a great need for data acquisition systems, particularly sungssystemen of Bilddatenerfas that can be integrated into existing systems. Als Bilddaten kommen insbesondere die Konturen von Fingerkuppen in Betracht, zu deren Erfassung bislang relativ komplizierte und aufwendige Verfahren eingesetzt werden. As the image data, in particular the contours of fingertips into consideration, been relatively complicated and expensive methods are used for their detection come. Die datentechnische Erfassung des Fingerkuppenbildes erfolgt nämlich vorzugsweise über einen Zwischenprozeß, bei dem der zu erfassende Fingerabdruck durch Abrollen des eingefärbten Fingers auf ein spezielles Dokument gewonnen wird. The technical data detection of the fingertip image is performed namely preferably through an intermediate process in which the fingerprint to be detected is obtained by unwinding the inked finger to a specific document. Da der mit Farbe behandelte Finger beim Abdruck auf Papier leicht ver rutschen kann, kommt es nicht selten zu Verschmierungen, die die Verwendbarkeit des Abdrucks für die Identifizierung stark einschränken. Since the color-treated finger can easily slip ver on paper in print, it's not uncommon to smears that limit the usefulness of the imprint for identifying strong. Die Bearbeitung und Auswertung des auf diese Weise erfaßten Fingerabdrucks setzt weiterhin voraus, daß das den Fingerabdruck enthaltende Papierdokument mit einem Scan ner aufgenommen und digitalisiert wird. The processing and evaluation of the fingerprint detected in this way further presupposes that the paper document containing the fingerprint is taken with a scanning ner and digitized.

Zur Vereinfachung des relativ aufwendigen und nur bedingt brauchbaren Verfahrens sind bereits Fingerabdruck-Scanner bekannt, die unmittelbar, dh unter Verzicht auf einen Farbabdruck auf Papier, ein Abbild der Fingerkuppen erzeugen. To simplify the relatively complex and only partially useful method fingerprint scanners are already known which, dispensing with a color print on paper, produce directly, that is, an image of the finger. Bei derartigen Geräten wird das optische Bild der Fingerkuppe üblicherweise über ein Prisma gewonnen, auf dessen Hypo thenusenfläche der Finger aufgelegt wird. In such devices, the optical image of the fingertip is usually obtained through a prism, on whose Hypo thenusenfläche the finger is placed. Dies bedeutet, daß die den Fingerabdruck erfassende Kamera, unabhängig von dem dabei ausgenutzten physikalischen Effekt, auf eine geneigte Fläche schaut. This means that the fingerprint sensing camera, regardless of the case exploited physical effect, looks up an inclined surface. Daraus resultieren zwangsläufig Abbildungsfeh ler, die zusätzlich noch von optischen Toleranzen der Optik überlagert werden. This results inevitably Abbildungsfeh ler, which are additionally superimposed by optical tolerances of the optical system. Da verzerrte Bilder im Sinne einer krimi nalistischen Auswertung nicht oder nur sehr eingeschränkt verwendbar sind, müssen die Verzerrungen vorher mit großem Aufwand beseitigt oder korrigiert werden. Since distorted images are not or only very limited use in terms of a detective nalistischen evaluation, the distortions must first be eliminated at great expense or corrected.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für die optische Erfassung von insbesondere eine Oberflächen struktur aufweisenden Objekten einen Weg aufzuzeigen, der eine verzerrungsfreie Abbildung des Objekts gewährleistet. The present invention is now based on the object for the optical detection of a particular surface structure having objects show a way which ensures a distortion-free image of the object.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich, ausgehend von einer Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Weiter bildung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. The solution of this object, starting from a scanning device of the type mentioned, according to the invention by the features of claim 1. An advantageous further development of the invention is specified in claim 2.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In the following, an embodiment of the invention is explained in detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt das Prinzip einer Abtastvorrichtung mit einer planparallelen Glasplatte 1 als Ablage für das abzutastende Objekt, mit einem Objektiv 2 , einer Sensoranordnung 3 , einem als Strahlteiler dienenden halbdurchlässigen Spiegel 4 und einer Lichtquelle 5 . The figure shows the principle of a scanning device comprising a plane-parallel glass plate 1 as a storage for the object to be scanned with a lens 2, a sensor assembly 3, a region serving as a beam splitter half mirror 4 and a light source. 5 Die Lichtquelle 5 so angeordnet, daß der Lichtstrahl durch den um 45° geneigten Spiegel 4 senkrecht auf die Glasplatte 1 fällt. The light source 5 arranged so that the light beam passes through the 45 ° angled mirror 4 perpendicular to the glass plate. 1 Die Glasplatte 1 ist auf der der Lichtquelle 5 zugewandten Fläche entspiegelt. The glass plate 1 is non-reflective on the light source 5 facing surface. Die andere Fläche der Glasplatte dient als Auflage für das abzutastende Objekt, beispielsweise für die abzutastende Fingerkuppe. The other surface of the glass plate serves as a support for the object to be scanned, for example for the scanned fingertip. Der von der Lichtquelle 5 über den halbdurchlässigen Spiegel 4 senkrecht auf die Glasplatte 1 einfallende Lichtstrahl wird am Glas-Luft-Übergang mit einem Anteil von ca. 4% des trans mittierten Lichtes reflektiert. The normally incident from the light source 5 via the half mirror 4 to the glass plate 1 light beam is reflected at the glass-air transition in a proportion of approximately 4% of the trans mittierten light. Dieses reflektierte Licht wird am halbdurchlässigen Spiegel um 90° umgelenkt und über das Objektiv 2 der Sensoranordnung 3 zugeführt. This reflected light is deflected and on the half mirror by 90 ° supplied through the lens 2 of the sensor arrangement. 3 Im vorliegen den Fall erzeugt das reflektierte Licht einen hellen Bildhin tergrund. In the present case, the reflected light produced a bright Bildhin tergrund.

Wird nun auf der der Lichtquelle 5 abgewandten Seite der Glasplatte 1 eine Oberflächenstruktur aufweisendes Objekt, beispielsweise eine Fingerkuppe 6 , aufgelegt, dann wird an den Stellen, an denen die erhabenen Fingerstrukturen das Glas berühren, der Brechungsindex gegenüber dem Glas-Luft-Übergang wesentlich geändert, so daß an diesen Stellen das Licht aus dem Glas austritt und an der Haut diffus gestreut wird. Referring now to the light source 5 side facing away from the glass plate 1, a surface structure exhibiting object, such as a fingertip 6, applied, then it is at the locations where the raised finger structures touch the glass, the refractive index with respect to the glass-air transition changed significantly so that the light emerges at these locations of the glass and is diffusely scattered at the skin. Der an den Berührungsstellen reflektierte Anteil des Lichts liegt dabei deutlich unter 4%, bei feuchter Haut bei ca. 0,1%. The light reflected at the points of contact portion of the light is significantly below 4%, the damp skin at about 0.1%.

Durch die Bildgewinnung senkrecht zur Oberfläche der Glas scheibe 1 ist das Bild vollkommen verzerrungsfrei und bedarf daher keiner nachträglichen Korrektur. By the image obtaining perpendicular to the surface of the glass sheet 1, the image is completely free of distortion and thus does not require any subsequent correction.

Durch eine zusätzliche oder geänderte Anordnung der Lichtquelle kann die in der Figur dargestellte Vorrichtung auch als üblicher Scanner für blattförmige Dokumente oder dergleichen verwendet werden. By an additional or modified arrangement of the light source apparatus shown in the figure the like can be used as a conventional scanner for sheet-like documents or. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Lichtquelle im Raum zwischen Glasplatte 1 und Strahlteiler 4 so anzuordnen, daß das Licht direkt, aber schräg zur Glasplatte 1 einfällt (siehe die gestrichelt dargestellte Lichtquelle 7 ). For this purpose, it is only necessary to arrange the light source in the space between the glass plate 1 and the beam splitter 4 so that the light is directly incident, but obliquely to the glass plate 1 (see the light source shown in broken lines 7).

Claims (2)

  1. 1. Abtastvorrichtung zur optischen Abtastung von eine Ober flächenstruktur aufweisenden Objekten und/oder Grafik und Text auf blattförmigen Vorlagen, unter Verwendung einer planparallelen Glasplatte als Objektauflage, einer Licht quelle, einer optischen Sensoranordnung und einer im Strah lengang zwischen Lichtquelle und Sensoranordnung vorgesehenen optischen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lichtquelle ( 5 ) zugewandte Seite der Glasplatte ( 1 ) eine entspiegelte Oberfläche aufweist und daß im Strahlengang des von der Lichtquelle ( 5 ) senkrecht auf die Glasplatte ( 1 ) einfallenden Abtaststrahls ein Strahlteiler angeordnet ist, der den am Objekt reflektierten Strahl um 90° ablenkt und über das Objektiv ( 2 ) auf die Sensoranordnung ( 3 ) richtet. 1. scanning device for optically scanning a surface structure having objects and / or graphics and text on a sheet original, using a plane-parallel glass plate as the object support, a light source, an optical sensor array and a beam path in Strah provided between the light source and sensor array optical device, characterized in that the light source (5) facing side of the glass plate (1) has a non-reflective surface, and perpendicular in the beam path of the light source (5) on the glass plate incident (1) scanning a beam splitter is arranged, which to the object reflected beam by 90 ° deflects and the lens (2) onto the sensor array (3) is directed.
  2. 2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler als halbdurchlässiger, im 45° Winkel zur Ebene der Glasplatte ( 1 ) stehender Spiegel ( 4 ) ausgebildet ist. 2. pickup apparatus according to claim 1, characterized in that the beam splitter is formed as a standing semi-transparent, at a 45 ° angle to the plane of the glass plate (1) mirror (4).
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