DE19837429A1 - Anordnung zum optischen Erfassen von Fingerabdrücken - Google Patents
Anordnung zum optischen Erfassen von FingerabdrückenInfo
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Abstract
Bei einer Anordnung zum optischen Erfassen von Fingerabdrücken mit einer Fingerauflage, einer Beleuchtungseinrichtung, einem unter der Fingerauflage angeordneten Bildaufnahmesensor mit zweidimensional angeordneten Sensorelementen sowie mit einer dem Bildaufnahmesensor nachgeordneten Einrichtung zur Auswertung der erfaßten Fingerabdrücke wird ein besonders einfacher Aufbau dadurch erreicht, daß die Beleuchtungseinrichtung (4) den Finger (5) auf der Fingerauflage (1) zumindest teilweise durchleuchtend angeordnet ist und daß die Fingerauflage (1) aus einem teildurchlässigen Spiegel besteht.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum optischen Erfassen
von Fingerabdrücken mit einer Fingerauflage, einer Beleuch
tungseinrichtung, einem unter der Fingerauflage angeordneten
Bildaufnahmesensor mit zweidimensional angeordneten Sensor
elementen sowie mit einer dem Bildaufnahmesensor nachgeord
neten Einrichtung zur Auswertung der erfaßten Fingerabdrücke.
Bei einer derartigen, aus der US-A-5 446 290 bekannten Anord
nung ist ein Bildaufnahmesensor mit zweidimensional angeord
neten Sensorelementen unterhalb einer Fingerauflage angeord
net. Zwischen der Fingerauflage und dem Bildaufnahmesensor
sind den Sensorelementen einzeln zugeordnete Mikrolinsen an
geordnet, die die Ebene der Fingerauflage auf die Sensorele
mente abbilden. Unterhalb des Bildaufnahmesensors ist eine
flächenhafte Beleuchtungseinrichtung angeordnet, gegenüber
der die Sensorelemente einzeln abgeschattet sind und die
durch die Zwischenräume zwischen den Sensorelementen hindurch
den auf der Fingerauflage aufliegenden Finger beleuchtet. An
den Stellen, an denen die Fingerlinien die Fingerauflage be
rühren, wird die Totalreflexion des Lichts gestört, so daß
von den Mikrolinsen ein Helligkeitsmuster auf die Sensor
elemente abgebildet wird, das dem Muster der Fingerlinien,
also dem Fingerabdruck entspricht. Anstelle der Mikrolinsen
kann auch ein Beugungsgitter o. ä. vorgesehen sein.
Da das Licht der Beleuchtungseinrichtung durch die Zwischen
räume zwischen den Sensorelementen hindurchgelangen muß und
die Sensorelemente unmittelbar gegenüber der Beleuchtungs
einheit abgeschattet sein müssen, ist ein spezieller und
somit aufwendiger Aufbau des Bildaufnahmesensors erforder
lich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Finger
abdrücke mit möglichst einfachen Mitteln optisch erfassen zu
können.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
der Anordnung der eingangs angegebenen Art die Beleuchtungs
einrichtung den Finger auf der Fingerauflage zumindest teil
weise durchleuchtend angeordnet ist und daß die Fingerauflage
aus einem teildurchlässigen Spiegel besteht.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be
steht darin, daß die Beleuchtungseinheit im wesentlichen un
abhängig von dem Bildaufnahmesensor angeordnet ist, so daß
für den Bildaufnahmesensor keine besonderen Anforderungen
hinsichtlich seines Aufbaus gelten. Erreicht wird dies da
durch, daß der Finger zur Erfassung des Fingerabdrucks durch
leuchtet wird und daß dabei die Fingerauflage als teildurch
lässiger Spiegel ausgebildet ist. Der teildurchlässige Spie
gel wird dabei z. B. durch eine dünne Metallschicht auf einem
transparenten Träger gebildet, wobei die Metallschicht einen
Teil des auftreffenden Lichts reflektiert und den anderen
Teil durchläßt. Wird der Finger auf die Fingerauflage gelegt,
so wird an den Stellen, an denen die Fingerlinien den teil
durchlässigen Spiegel berühren, von diesem mehr Licht vom
Finger in Richtung auf den Bildaufnahmesensor durchgelassen
als an den Stellen der nichtberührenden Fingerfurchen. Auf
diese Weise wird ein ausreichender Kontrast zwischen den auf
dem Bildaufnahmesensor abgebildeten Fingerlinien und den
Fingerfurchen erzielt. Die Beleuchtungseinrichtung kann dabei
über dem Finger, aber auch seitlich davon oder unterhalb der
Fingerauflage seitlich neben dem Bildaufnahmesensor angeord
net sein, wobei im letzteren Fall durch geeignete Abschirm
maßnahmen darauf zu achten ist, daß das Licht der Beleuch
tungseinrichtung nicht von der Unterseite der Fingerauflage
auf den Bildaufnahmesensor reflektiert wird.
Im einfachsten Fall ist der Bildaufnahmesensor Bestandteil
einer auf die Fingerauflage fokussierten Videokamera.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der erfindungs
gemäßen Anordnung liegt der Bildaufnahmesensor an der Unter
seite der Fingerauflage an. Dabei kann zwischen dem Bildauf
nahmesensor und der Fingerauflage eine transparente Über
gangsschicht vorgesehen sein, wobei den Sensorelementen
Mikrolinsen zugeordnet sind, die die Ebene der Fingerauflage
auf die Sensorelemente abbilden. Durch die Mikrolinsen wird
die Reduktion der Bildauflösung kompensiert, die von dem
durch die transparente Übergangsschicht verursachten größeren
Abstand zwischen der Fingerauflage und dem Bildaufnahmesensor
verursacht ist.
Bei einer stationären Anordnung der Fingerauflage im Bereich
einer Berechtigungs- oder Zugangskontrolle besteht die Ge
fahr, daß die Fingerauflage verschmutzt oder beschädigt wird.
Dieses Problem wird in vorteilhafter Weise dadurch vermieden,
daß die Fingerauflage Bestandteil einer Chip-Karte ist, die
zusätzlich den Bildaufnahmesensor und/oder die Beleuchtungs
einrichtung, z. B. in Form von Leuchtdioden, enthalten kann,
die seitlich von der Fingerauflage auf der Chip-Karte inte
griert sind. Die Chip-Karte wird dann zunächst in einem vor
gegebenen Bereich der Berechtigungs- oder Zugangskontrolle
positioniert, bevor der Finger auf die Fingerauflage der
Chip-Karte gelegt werden kann. Dabei weist die erfindungs
gemäße Anordnung vorzugsweise eine Einrichtung zum Lesen von
auf der Chip-Karte gespeicherten Daten und zur Verknüpfung
dieser Daten mit den Auswertedaten der Einrichtung zur Aus
wertung der erfaßten Fingerabdrücke auf. Die Übertragung der
Daten kann dabei über Kontaktierungen der Chip-Karte oder
drahtlos erfolgen.
Bei einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung
kann die Fingerauflage in einem Bedienelement, beispielsweise
einer Taste, einem Schalter oder einer Maus, integriert sein.
Schließlich kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Ein
richtung zur Auswertung der erfaßten Fingerabdrücke zusätz
lich Mittel zur Erfassung des in dem aufliegenden Finger pul
sierenden Blutstromes aufweisen, so wie dies z. B. aus der
US-A-5 737 439 bekannt ist. Dadurch kann ein gefälschtes
Fingerprofil vom lebenden Finger unterschieden werden. Anders
als bei bekannten Anordnungen, bei denen Fingerabdrücke durch
Reflexion von Licht an der Fingerauflage erfaßt wird, werden
bei der erfindungsgemäßen Anordnung keine zusätzlichen Be
leuchtungseinrichtungen und Detektoren benötigt, um den in
dem Finger pulsierenden Blutstrom zu erfassen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf
die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer stationären Fingerauflage und
einer Videokamera,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer in einer Chip-Karte integrierten
Fingerauflage,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung mit einem an der Unterseite der Finger
auflage anliegenden Bildaufnahmesensor und
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Finger
auflage in einem Bedienelement integriert ist.
Fig. 1 zeigt eine Fingerauflage 1, die im Bereich einer hier
nicht weiter dargestellten Berechtigungs- oder Zugangskon
trolle stationär angeordnet ist. Die Fingerauflage 1 besteht
aus einer transparenten Platte 2, z. B. einer Glasplatte, die
auf ihrer Oberseite eine dünne Metallschicht 3 trägt und so
mit einen teildurchlässigen Spiegel bildet. Ggf. kann die
Metallschicht 3 mit einer hier nicht gezeigten sehr dünnen
Schutzschicht überzogen sein. Die Dicke der Metallschicht 3
ist so gewählt, daß auf sie treffendes Licht zur Hälfte re
flektiert und zur anderen Hälfte durchgelassen wird. Oberhalb
der Fingerauflage 1 ist eine Beleuchtungseinrichtung 4 ange
ordnet. Diese kann, wie gezeigt, unmittelbar über dem auf die
Fingerauflage 1 aufgesetzten Finger 5 oder auch seitlich da
von angeordnet sein, wobei die Beleuchtungseinrichtung 4 aus
einer oder mehreren Lampen oder Leuchtdioden für den sicht
baren oder nahen Infrarot-Bereich bestehen kann. Bei Beleuch
tung aus größerer Entfernung, beispielsweise zum Schutz gegen
Vandalismus, kann zusätzlich zur Lampe oder Lumineszenzdiode
eine Projektionsoptik 6 vorgesehen sein, um den Finger 5 ge
zielt zu beleuchten.
Unterhalb der Fingerauflage 1 ist eine Videokamera 7 angeord
net, die einen Bildsensor 8 mit zweidimensional angeordneten
Sensorelementen 9 enthält und mit ihrem Objektiv 10 auf die
Fingerauflage 1, d. h. die Metallschicht 3, fokussiert ist.
Der Videokamera 7 ist eine Einrichtung 11 zur Auswertung der
erfaßten Fingerabdrücke nachgeordnet.
Von dem durch die Metallschicht 3 gebildeten teildurchlässi
gen Spiegel wird bei nicht aufgelegtem Finger 5 ein vorge
gebener Teil, hier die Hälfte des auftreffenden Lichts,
reflektiert, während der übrige Teil in Richtung auf die
Videokamera 7 durchgelassen wird. Bei aufliegendem Finger 5
wird an den Stellen, an denen die Fingerlinien in direktem
Kontakt mit der Metallschicht 3 sind, mehr Licht vom Finger 5
in den teildurchlässigen Spiegel eingekoppelt als an den
Stellen der die Metallschicht 3 nicht berührenden Finger
furchen. Dadurch ergibt sich ein kontrastreiches Bild des
Fingerabdrucks, der von der Videokamera 7 erfaßt wird. Die
Einrichtung 11 kann zusätzlich eine Auswerteeinheit 30 ent
halten, die den natürlichen pulsierenden Blutstrom in dem
Finger 5 detektiert, um so ein gefälschtes Fingerprofil,
beispielsweise aus Silikon, vom lebenden Finger 5 unter
scheiden zu können.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Anordnung ist eine Fingerauflage 12 in einer
Chip-Karte 13 integriert. Die Fingerauflage 12 besteht ebenso
wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel aus einer transpa
renten Trägerplatte, die auf ihrer Oberseite eine Metall
schicht trägt und somit einen teildurchlässigen Spiegel bil
det. Auf der Chip-Karte 13 sind weiterhin neben einem vorge
gebene Daten des Karteninhabers enthaltenden Chip-Baustein 14
mehrere Leuchtdioden 15 integriert, die auf der Oberseite der
Chip-Karte 13 um die Fingerauflage 12 herum angeordnet sind.
Im Bereich einer hier nicht weiter gezeigten Berechtigungs- oder
Zugangskontrolle ist stationär eine Aufnahmeeinrichtung
16 angeordnet, in die die Chip-Karte 13 einführbar ist, so
daß die Fingerauflage 12 über einem als Auflagefläche liegen
den Fenster 17 positioniert wird. Unterhalb des Fensters 17
ist entsprechend dem Beispiel nach Fig. 1 eine Videokamera 7
mit einer nachgeordneten Einrichtung 11 zur Auswertung der
erfaßten Fingerabdrücke angeordnet.
Die Einrichtung 16 enthält Kontaktelemente 18, die entspre
chenden Kontaktierungen 19 auf der Chip-Karte 13 entsprechen
und über die nach korrektem Einführen der Chip-Karte 13 in
die Einrichtung 16 ausgewählte Daten aus dem Chip-Baustein 14
in eine Einrichtung 20 lesbar sind, in der die Daten mit den
Auswertedaten der Einrichtung 11 verknüpft werden. Alternativ
können die Daten zwischen der Chip-Karte 13 und der Einrich
tung 20 auch drahtlos übertragen werden. Über die Kontaktie
rungen 18 und 19 erfolgt auch die Stromversorgung der Leucht
dioden 15 aus der Einrichtung 6 heraus.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf
einem Bildaufnahmesensor 21 mit zweidimensional angeordneten
Sensorelementen 22 eine transparente Übergangsschicht 23 auf
gebracht, die auf ihrer Oberseite eine einen teildurchlässi
gen Spiegel bildende dünne Metallschicht 24 trägt und als
Auflage 25 für den Finger 5 dient. Innerhalb der Übergangs
schicht 23 sind den einzelnen Sensorelementen 22 zugeordnete
Mikrolinsen 26 ausgebildet, die die Ebene der Fingerauflage
25 auf die Sensorelemente 22 fokussieren. Über der Finger
auflage 25 ist eine Beleuchtungseinrichtung 4 angeordnet. Bei
entsprechend dünner oder fehlender Übergangsschicht 23 kann
auf die Mikrolinsen 26 verzichtet werden. Die Fingerauflage
25 kann mitsamt der Beleuchtungseinrichtung in einer
Chip-Karte integriert sein.
Fig. 4 zeigt schließlich ein Beispiel für die Integration
der Fingerauflage 27 in einem Bedienelement 28, hier z. B.
einer Maus. Um die Fingerauflage 27 herum sind Leuchtdioden
29 angeordnet, deren Licht nach Durchleuchten des auf der
Fingerauflage 27 aufliegenden Fingers 5 durch die Finger
auflage 27 auf einen darunter, hier nicht gezeigten, Bild
aufnahmesensor fällt. Die Anordnung des Bildaufnahmesensors
kann z. B. der in Fig. 3 gezeigten Anordnung entsprechen.
Claims (9)
1. Anordnung zum optischen Erfassen von Fingerabdrücken mit
einer Fingerauflage (1), einer Beleuchtungseinrichtung (4),
einem unter der Fingerauflage (1) angeordneten Bildaufnahme
sensor (8) mit zweidimensional angeordneten Sensorelementen
(9) sowie mit einer dem Bildaufnahmesensor (8) nachgeordneten
Einrichtung (11) zur Auswertung der erfaßten Fingerabdrücke,
dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs
einrichtung (4) den Finger (5) auf der Fingerauflage (1) zu
mindest teilweise durchleuchtend angeordnet ist und daß die
Fingerauflage (1) aus einem teildurchlässigen Spiegel be
steht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Bildaufnahmesensor (8) Bestandteil einer auf
die Fingerauflage (1) fokussierten Videokamera (7) ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Bildaufnahmesensor (21) an der Unterseite der
Fingerauflage (25) anliegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Bildaufnahmesensor (21) unter Zwischenlage
einer transparenten Übergangsschicht (26) an der Finger
auflage (25) anliegt und daß den Sensorelementen (22) Mikro
linsen (26) zugeordnet sind, die die Ebene der Fingerauflage
(25) auf die Sensorelemente (22) abbilden.
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Fingerauflage (12)
Bestandteil einer Chip-Karte (13) ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Beleuchtungseinrichtung (15) und/oder der
Bildaufnahmesensor Bestandteil der Chip-Karte (13) ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (20) zum Lesen von auf der
Chip-Karte (13) gespeicherten Daten und zur Verknüpfung dieser
Daten mit den Auswertedaten der Einrichtung (11) zur Aus
wertung der erfaßten Fingerabdrücke.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fingerauflage in einem Bedien
element integriert ist.
9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zur
Auswertung der erfaßten Fingerabdrücke zusätzliche Mittel zur
Erfassung des in dem aufliegenden Finger (5) pulsierenden
Blutstromes aufweist.
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