DE2952402C2 - Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrücken - Google Patents

Description

Photodetektors ergebenden elektrischen Signals die 25 nachdem, ob negative oder positive Fingerabdruck-Lampenhelligkeit nachführt, unter Einbeziehung der Charakteristiken miteinander verglichen worden sind, für "

Verhältnisbildung für das Überprüfungskriterium des negativen Identifikationsimpulses zum Gleichstrompegel (—P/DQ.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang vom Abbild zur Aufzeichnung optische Verzerrungsmittel (64) angeordnet sind, die sowohl bei der einmaligen Anfertigung der Aufzeichnung (1) ais auch bei dem wiederholten Vergleich von Abbild mit Aufzeichnung das optische Strahlenbündel zur Vermeidung von Fälschungen entsprechend einem vorgegebenen optischen Code verzerren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Verzerrermittel (64) eine teleskopartige Einrichtung mit Zylinderlinsen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Identifizierungs-Sicherheit auf dem Aufzeichnungsträger eine Vielzahl identischer oder unterschiedlicher Fingerabdruck-Aufzeichnungen (54) angeordnet sind zum praktisch gleichzeitigen Vergleich mit einem oder mehreren, unmittelbar gewonnenen Abbildern.

15. Vorrichtung nash einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß der lichterzeugende Bereich der Beleuchtungseinrichtung (Lampenwendel) in der optischen Achse liegend derart fokussiert ist, daß bei den Suchbewegungen der Keilprismen (tvia, 16ty eine optische Positionsverlagerung bezüglich des Photodetektors (12) vermieden ist

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrücken nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der US-PS 39 47 128 ist es bekannt, den unmittelbar gewonnenen Fingerabdruck einer Person Angabsn über die effektive Auswertung des gewonnenen Detektorausgangssignals sowie deren genauem Verlauf werden nicht gemacht

Aus der DE-OS 25 20 481 ist ferner eine Vorrichtung zum Vergleich einer Aufzeichnung eines Fingerabdrucks mit einer weiteren Aufzeichnung oder mit einem durch unmittelbares Auflegen gewonnenen Abbild eines Fingerabdrucks bekannt, wobei mit hoher Strahlungsin teniität ein erstes Fingerabdruckmuster beleuchtet und das gewonnene, reflektierte Lichtbündel nach Umlenkung durch zwei koaxiale Linsen auf zwei senkrecht zueinander stehende, motorisch angetriebene Spiegel projiziert wird, zur Durchführung der Suchbewegung.

Von den Spiegeln gelangt das optische Bild des ersten Fingerabdruckmusters auf die Ebene eines zweiten Musters und die durch die Oberlagerung gewonnene Strahlung wird in einem photoelektrischen Detektor in ein elektrisches Signal umgewandelt Bei dieser bekannten Vorrichtung glaubt man erkannt zu haben, daß eine Auswertung des durch die geschilderten Maßnahmen und die optische Bearbeitung, insbesondere durch die Suchbewegung gewonnenen elektrischen Signals nur dann möglich ist wenn dieses Signal vorab

so einer Differenzierung unterworfen wird, da sich auch

der bei einer Übereinstimmung der Fingerabdrücke

ergebende Korrelationsimpuls praktisch nicht über die

begleitenden Störsignale und das Rauschen hervorhebt

Bei der Auswertung wird also nicht auf das tatsächlich

gsWbrinene Ausgangssignal des photoelektrischen Detektors abgestellt, sondern auf die Steilheit der in diesem Signal enthaltenden Flanken, da angenommen wurde, daß das Korrelationssignal von allen empfangenen Impulsen des Frequenzgemisches am Ausgang des

Detektors den steilsten Anstieg haben müßte. In konsequenter Verfolgung dieses Weges ist es dann jedoch erforderlich, alle Einflösse bei der Signalgewinnunj; zu eliminieren, die ebenfalls zu steilen Flanken im Detcktorausgangssignal führen könnten; hierzu gehört

insbesondere eine Problemlösung, die sich bei der extrum lmhen Ansfahlung durch die Beleuchtungseinrichtung dann ergibt, wenn das optisch projizierte Abbild mit seinen Randkonturen bei der Suchbeweeune

aus dem Erfassungsbereich des lichtelektrischen Wandlers gelangt. Hier ergeben sich, wie ohne weiteres einzusehen, besonders starke Flankensprünge, denen dadurch begegnet werden soll, daß die vorerwähnte Linsenkombination so ausgebildet ist, daß eine Vignettierung erreicht wird; mit anderen Worten, um überhaupt zu durch die Differenzierung gewonnenen, auswertbaren Signalen zu gelangen, muß eine teilweise Verwischung des projizierten Bilds optisch vorgenommen werden, ergänzend zu Maßnahmen, die beispiels- _]0 weise mit Hilfe von Blenden erreicht werden und die darauf hinauslaufen, die Beleuchtung nicht über das ganze Bildfeld gleichmäßig vorzunehmen, sondern in etwa linear vom Mittelpunkt des Bildfeldes nach außen abfallen zu lassen. Derartige Maßnahmen der Apodisation (Vignettierung), der Differenzierung und der Abblendung — herrührend aus dem Wunsch einer Überhöhung des hier einzig interessierenden Nutz-Korrelationsimpulses — stellen aber letztlich Verfälschungen dar. die die Funktionsfähigkeit insgesamt entscheidend in Frage stellen. Insbesondere ermöglichen solche speziellen Signalverarbeitungsschritte aber gerade das, was die gesamte Einrichtung vermeiden will, nämlich die Gefahr einer gewollten Verfälschung durch Manipulationen bei der Gewinnung des Fingerabdrucks, die zu steilen Flankenanstiegen führen können, auf die bei dieser bekannten Einrichtung ausschließlich abgestellt wird.

Im übrigen wird bei dieser bekannten Einrichtung bei der sich anschließenden elektronischen Signalauswertung auch kein echter Vergleich durchgeführt, sondern das differenzierte Signal lediglich einem Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung zugeführt, wodurch sich eine Egalisierung des störenden Rauschpegels ergeben soll, über den sich der bei Identität des verglichenen Musters gewonnene differenzierte Korrelationsimpuls so weit hinaushebt, daß er eine nachgeschaltete Schwellwertschaltung passieren kann, deren Pegel oberhalb des Stör-Rauschpegels liegt.

Schließlich ist der GB-PS 13 38 787 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs eines Fingerabdrucks mit einer auf einer Karte od. dgl. befindlichen Aufzeichnung desselben Fingerabdrucks bekannt, die mit einer Beleuchtungseinrichtung, einem optischen System zum Vergleich des Fingerabdruck-Abbildes mit der Aufzeichnung des Fingerabdrucks, einem Bewegungssucher zur Durchführung der Suchbewegung, einem lichtelektrischen Empfänger, sowie einer elektrischen Auswerteeinrichtung arbeitet, jedoch auf einer insoweit unterschiedlichen Grundkonzeption beruht, als nicht reale Fingerabdruck-Muster miteinander in Form des Abbildes Oi¹^r Aufzeichnung verglichen werden, sondern die Fourier-Transformierte der Realzeit-Eingangsdaten, unter Verwendung von kohärentem, nämlich sogenannten Laserlicht. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden daher auf der Fourier-Transformierten beruhende Hologramme sowohl des Abbilds als auch der Aufzeichnung der Fingerabdrücke erstellt und miteinander verglichen, wobei ein solches Hologramm, wie es beispielsweise der Fig. IA dieser britischen Patentschrift entnommen werden kann, eine mehr oder weniger zufällige Verteilung von ungleichmäßigen Dunkelflecken in einer Ebene darstellt Bei einem solchen Vergleich sind schon die grundsätzlichen Vergleichskriterien unterschiedlich und zur automatisehen Erfassung sogenannter Korrelationsimpuise ist noch vor dem Lichtdetektor eine Zerhacker- oder Modulationseinrichtung, etwa nach Art einer Strichkreuzplatte oder einem Gradnetz erforderlich, welches einer rotierenden Bewegung unterworfen wird. Diese bekannte Laserstrahl-Vergleichseinrichtung verwendet für den Bewegungssucher zwei im Abstand hintereinander angeordnete Prismen, die motorisch mit vorgegebener Differenzgeschwindigkeit zur Durchführung einer Drehbewegung angetrieben sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrücken bezüglich der elektrischen Auswertung der durch optische Aufbereitung gewonnenen Signale so zu verbessern, daß durch die spezielle Interpretationsweise der gewonnenen elektrischen Größe eine zuverlässige Aussage über den Identitätsgehalt der jeweils miteinander verglichenen Muster gemacht werden kann.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs; sie hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß sich ausgehend von einer speziellen, den Strahlverlauf nicht beeinflussenden optischen Signalaufbearbeitung und -gewinnung eine elektrische Auswerteeinrichtung an diese anschließt, die bei sinnrichtiger Interpretation des am lichtelektrischen Wandler gewonnenen elektrischen Gesamtsignals dieses ebenfalls unbeeinflußt, also insbesondere undifferenziert speziellen Vergle^;;hskriterien unterwirft. Hierdurch ergibt sich ein besonders zuverlässiges Maß an Sicherheit bei der Identitätsüberprüfung von Fingerabdrücken, entweder von Aufzeichnungen gegeneinander oder einer Fingerabdrucks-Aufzeichnung mit einem unmittelbar, nämlich durch Auflegen auf ein geeignetes optisches Element (Prisma) gewonnenen Fingerabdruck.

Hierbei können insbesondere die Vergleichs- oder Überprüfungskriterien von vielfältiger Art sein; sie können sich aus dem am lichtelektrischen Wandler (photoelektrischer Detektor) gewonnenen Gesamtsignal ergeben, als elektrische Größe oder als sonstige, in diesem Gesamtsignal enthaltende Angabe, etwa der Periodizität des Auftretens von Korrelationsimpulsen und/oder schließlich auch aus weiteren Randbedingungen, die sich bei der optischen bzw. elektrischen Aufbereitung und Auswertung der Signale ergeben.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß zusätzlich zu der optischen Suchbewegung in der X-K-Koordinatenebene, in welcher sich die Aufzeichnung befindet, auch die Aufzeichnung selbst noch einer mechanischen Verschiebebewegung unterworfen werden kann, vorzugsweise gleichzeitig mit der optischen Suchbewegung zur Erzielung einer Deckungsgleichheit, so daß es r öglich ist, auch bei etwas schräger Einführung des den zu überprüfenden Fingerabdruck tragenden Fingers in die Fingerführung eine optimale Aussage über den Identitätsgehalt gemacht werden kann. Weitere, gegebenenfalls Vergleichskriterien liefernde Unterregelschleifen sind vorhanden, um die Lampenhelligkeit oder die Verstärkung des Systems auf vorgegebenen Werten auf rech tzuerh alten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit einer optischen Verzerrung der Abbildform des Fingerabdrucks, wobei gleichzeitig bei der Erstellung der Aufzeichnung dieses Fingerabdrucks eine identische Verzerrung vorgenommen worden isi- Hierdurch schließt man Fälschungen

sicher aus, denn es werden dann nicht Aufzeichnungen von Fingerabdrücken mit ihrem Abbild verglichen, sondern von Anfang an verzerrte Darstellungen mit entsprechend verzerrten, unmittelbar gewonnenen Abbildern.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichi-ung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt _t0

Fig. 1 in schematischer Darstellung den optisch-mechanischen Aufbau des erfindungsgem?ilen Systems zum Fingerabdruckvergleich, die

Fig.2a und 2b die Arbeitsweise eines rotierenden Keilsystems in schematischer Darstellung sowie die in einer Ebene sich durch diese Suchbewegung ergebende spiralige Verschiebung des Fingerabdruckabbilds,

F i g. 3 einen möglichen Kurvenverlauf des Detektorausgangssignals bei Identität von Abbild und Aufzeichnung d?S Fingerabdrucks, ,n

F i g. 4 in schematischer Biockbilddarstellung die eine Vielzahl von Überprüfungskriterien sichernde elektronische Auswerteschaltung,

Fig.5 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung in Form eines Blockschaltbildes zur Gewinnung des im Detektorsignal enthaltenden Sinus-Grundschwingungssignals, die

F i g. 6a und 6b Blockbilddarstellungen von Schaltungen zur Durchführung von Vergleichen eines bei Identität von Abbild und Aufzeichnung auftretenden _ω negativen Spitzenimpulses mit im Detektorsignal ebe' 'alls enthaltenden elektrischen Signalformen,

F i g. 7 eine Ausführungsform eines Blockschaltbildes für ein weiteres Überprüfungskriterium,

F i g. 8 eine Ausführungsform eines Blockschaltbildes für ein zusätzliches Überprüfungskriterium und

F i g. 9 in Form eines Blockschaltbildes eine mögliche Ausfiihrungsform einer die Ausgangssignale der Überprüfungsblöcke zusammenfassende Entscheidungsschaltung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, ein zu einem gegebenen Zeitpunkt durch unmittelbare Einwirkung entstandenes Muster mit einem aufgezeichneten Muster zu vergleichen, hauptsächlich also entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung das Muster eines zu diesem Zeitpunkt abgenommenen oder gewonnenen Fingerabdrucks mit einem als Aufzeichnung existierendem Fingerabdruck, und zwar dadurch, daß der Verlauf einer aus diesem Vergleich resultierenden elektrischen Größe, die wechselspannungsähnlich ist, mit Hilfe mindestens eines Kriteriums, vorzugsweise aber mit Hilfe einer größeren Anzahl von Überprüfungskriterien so ausgewertet wird, daß sich bei einer anschließend zu fällenden Entscheidung bezüglich der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung des unmittelbar gewonnenen Musters mit dem aufgezeichneten Muster eine an Sicherheit grenzende Wahrscheinlichkeit bezüglich der getroffenen Entscheidung ergibL Dabei befindet sich das aufgezeichnete Muster, also beispielsweise der aufgezeichnete Fingerabdruck, auf einer Unterlage, die bei Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise also sichtbarem Licht, oder Infrarotlicht od. dgl. ein durch die Linien des Fingerabdrucks modifiziertes, also nicht mehr gleichmäßiges Strahlungsbild ergibt Bevorzugt ist diese Unterlage transpa rent und die aufgezeichneten Fingerabdrucklinien sind als mehr oder weniger starke Schwärzungen erkennbar; es ist auch möglich, die Fingerabdrucklinien als helle Verläufe auf dunklem Grund auszubilden. Die Unterlage selbst kann dann ihrerseits wieder Bestandteil sein eines beliebigen Dokuments oder Ausweispapiers, beispielsweise also einer Kreditkarte, eines sonstigen Informationsträgers, einer Codekarte, eines Führerscheins oder sonstigen Identifikationspapiers, Paß, Personalausweis, einer Scheckkarte, aber auch Teil sogenannter Schlüsselkarten, mit deren Einschub in vorgegebene öffnungen Berechtigungspersonen sich Zugang zu Gebäuden od. dgl. verschaffen können.

Durch dieses durch die Erfindung geschaffene zusätzliche Überprüfungsmittel kann jede Person, die über einen Unterlagenträger verfügt, nachweisen, daß sie die berechtigte Person ist, diesen Unterlagenträger zu besitzen, denn sie weist beim Gebrauch des Unterlagenträgers nach, daß der auf diesem befindliche Fingerabdruck mit dem Fingerabdruck übereinstimmt, den sie einem Vergleich unterwirft.

Im folgenden wird von diesem Unterlagenträger ausschließlich noch als von der Karte gesprochen, die an einer vorgegebenen Stelle auch eine Aufzeichnung des Fingerabdrucks der die Karte tragenden und somit berechtigten Person aufweist, wodurch es gelingt, eine Vielzahl von Tätigkeiten, geschäftlichen Abschlüssen, Käufen mit Hilfe von Kreditkarten u.dgl. absolut fälschungssicher zu machen, desgleichen den Zugang zu Gebäuden ausschließlich berechtigten Personen vorzubehalten.

Im folgenden wird zunächst auf den mechanischen Aufbau des erfindungsgemäßen Systems, anschließend auf die elektronischen Auswertungsschaltungen und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung eingegangen.

1. Der mechanische Aufbau

Die mechanischen Baukomponenten sind so angeordnet und ausgebildet, daß sie ein, beispielsweise durch Auflegen eines Fingers 4 auf ein Prisma 5 unmittelbar gewonnenes Abbild eines Fingerabdrucks vergleichen und zur Deckung bringen mit der Aufzeichnung 1 eines Fingerabdrucks, die sich, etwa als transparentes Abbild mit geschwärzter Linienführung auf einem Informationsträger oder einer Karte 2 befindet, die in einen Kartenhalter 3 eingeschoben ist.

Zur Durchführung dieses Vergleichs fällt von einer Lampe 6 Licht über ein beliebig ausgebildetes Linsensystem 6a zunächst auf einen Spiegel 7 und von dort auf das Prisma, an dessen innerer Prismafläche 5a Totalreflexion stattfindet, aber nur bezüglich der Bereiche, die nicht in einem unmittelbaren Kontakt mit den erhabenen Teilen des Fingerabdrucks stehen. Mit anderen Worten, das aus dem Prisma 5 austretende Lichtbündel trägt ein Abbild des auf diese Weise gewonnenen Fingerabdrucks. Dieses Fingerabdruck-Abbild tritt durch ein weiteres Linsensystem 8 in ein Bauelement ein, welches dem Fingerabdruck-Abbild eine Bewegung in der X- Y-Koordinatenebene verleiht, und zwar eine Suchbewegung, so daß man dieses Bauelement am besten als Bewegungssucher 9 bezeichnet oder als Scanner, denn durch diese Bewegung, die dem Fingerabdruck-Abbild vom Bewegungssucher 9 verliehen wird, verschiebt sich das Abbild ständig und, wie weiter unten noch in Verbindung mit dem Aufbau des Bewegungssuchers 9 genauer erläutert wird, in Spiralform in der X-V-Koordinatenebene, in welcher

sich auch die Aufzeichnung 1 des Fingerabdrucks befindet. Zwischen dem Bewegungssucher 9 und der Abbildung 1 befindet sich ein weiteres Linsensystem 10, wobei das durch den transparenten Bereich der Karte 2 und damit durch die Aufzeichnung des Fingerabdrucks 1 tretende Lichtbündel von einem weiteren Linsensystem 11 gebündelt und auf ein lichtempfindliches Element 12 geworfen wird, vorzugsweise eine Photodiode, ein Detektor od. JgI. (n diesem. Zusammenhang versteht es sich, daß innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens bei diesem Aufbau mechanischer Bauteile auch alternative Lösungen infrage kommen, beispielsweise eine ledigliche Anstrahlung der Aufzeichnung 1 mit dem Fingerabdruck-Abbild und die Auswertung des reflektierten Bündels, die Verwendung sonstiger geeigneter, der Abtastung dienender Strahlungsmittel wie allgemein elektromagnetischer Strahlung, insofern insbesondere auch Licht an den Endbereichen des sichtbaren Lichtbandes wie Infrarotlicht oder ultraviolettes Licht.

Am Ausgang des Photodetektors 12 ergibt sich auf jeden Fall ein der einfallenden, sich ändernden Lichtenergie proportionaler elektrischer Strom oder nach Umwandlung eine entsprechende proportionale elektrische Spannung, die Wechselstromcharakter hat und die von einer nachgeschalteten, elektronischen Auswerteeinrichtung 13 so ausgewertet wird, daß sich eine Identifizierung des unmittelbar gewonnenen Fingerabdrucks mit dem auf der Karte 2 aufgezeichneten Fingerabdruck mit einer Irrtümer ausschließenden Wahrscheinlichkeit ergibt.

Aufbau und Arbeitsweise des Bewegungssuchers 9 sind dabei wie folgt. Der Bewegungssucher oder Scanner verschiebt das Abbild des Fingerabdrucks fortlaufend in der X-V-Koordinatenebene der Aufzeichnung 1, so daß zu einem gegebenen, aber nicht vorhersehbaren Zeitpunkt die beiden Fingerabdrücke, der aufgezeichnete und der unmittelbar durch Messung gewonnene, stets auch zu einer absoluten, jedoch sehr kurzzeitigen Deckung gelangen müssen, wenn sie identisch sind.

Es ist weiter vorn schon darauf hingewiesen worden, daß die erhabenen Fingerabdruckstellen bei der Hersteilung des Fingerabdruck-Abbildes am Prisma nicht zur Reflexion führen, so daß sich hinter dem Prisma ein negatives Abbild ergibt mit Bereichen fehlernder Lichtenergie in der X-V-Koordinatenebene dort, wo sich bei der Messung die erhabenen Fingerabdruckstellen befunden haben.

Solange, wie wohlverstanden bei identischen Fingerabdrücken im Abbild und in der Aufzeichnung, diese nicht deckungsgleich sind, ergibt sich eine Art mittlerer Lichtstrom. Dieser mittlere Lichtstrom führt nach Umwandlung in eine elektrische Größe zu dem in F i g. 3 dargestellten Schwingungsverlauf, bestehend aus einer in entwa sinusförmig verlaufenden Schwingung niedriger Frequenz und einer diese überlagernden höherfrequenten Schwingung mit vergleichsweise kleiner Amplitude. Im Moment der Deckungsgleichheit blendet aber der Verlauf der Fingerabdrucklinien der Aufzeichnung Licht entweder genau an den Stellen aus, wo es durch schwächere Reflexion am Prisma 5 ohnehin nur gering vorhanden war oder es werden die Steller, ausgeblendet, die bei der Prismareflexion eine Totalreflexion erfahren haben. Letzteres trifft zu, wenn die Täler der Fingerlinien bei der Aufzeichnung geschwärzt sind, d. h. der Aufzeichnungsabdruck negativ ist Diese völlige Deckungsgleichheit führt zu einem kurzzeitigen Abfall des Lichtstroms und zu einem entsprechenden, merklichem negativen Impuls 14 im Kurvenverlauf der F i g. 3. wobei dieser negative Impuls 14, wie festgestellt worden ist, von zwei aus der Masse der anderen Impulse ebenfalls merklich hervorragenden positiven Impulsen 15a, 156umrahmt ist.

Um diese Deckungsgleichheit durch den Bewegungssucher 9 zu erzielen, verfügt dieser über zwei Prismakeile 16a, 16f>, die sich entsprechend den Pfeilen mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit um ihre

ίο eigene Achse drehen und außerdem noch eine geringe Differenzgeschwindigkeit aufweisen. Die F i g. 2a verdeutlicht, was gemeint ist. Befinden sich Keile 16a, \6b in der mit durchgezogener Linienführung gekennzeichneten Position der Fig. 2a, dann erfährt ein durch die Keile hindurchgeführter Lichtstrahl 17 eine nach unten gerichtete, maximale Ablenkung durch beide Keilprismen. Der Lichtstrahl trifft dann bei 18a auf einen in der X- K-Koordinatenebene befindlichen, gedachten Schirm auf. Stehen beide Keilprismen, wie gestrichelt angedeo-

jn tet. bei ihrer schnellen Rotation gleichsinnig mit ihrer Basisfläche nach oben, dann erfährt der Lichtstrahl, wie ohne weiteres einzusehen, eine maximale nach oben gerichtete Ablenkung und trifft bei 18i> auf den Schirm auf.

Infolge der geringfügig unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden Keilprismen 16a. 16ö ergibt es aber Verschiebungen in der Gleichsinnigkeit der Keilprismenposition dahingehend, daß es zu einem gegebenen Zeitpunkt die Position eines dick durchgezogenen Keilprismas 16a mit der gestrichelten Position eines Keilprismas 166zusammentifft. wodurch die Ablenkung des Lichtstrahls durch den einen Keil vom anderen wieder aufgehoben wird und der Lichtstrahl bei 18c auf die Schirmfläche auftrifft. Es ist einzusehen, daß die Ablenkung daher insgesamt spiralförmig verläuft, wie in Fig. 2b durch den spiraiigen Verlauf 19 angedeutet und daher das Fingerdruck-Abbild sich zu bestimmten Zeiten an bestimmten Stellen innerhalb eines vorgegebenen Ausschnitts 20 der A-Y-Koordinatenebene befindet, aber an jeder Stelle mindestens einmal bei einem vollständigen Durchlauf der rotierenden Keilprismen, bis eine erneute gleichsinnige Position erreicht ist. Man erkennt, daß innerhalb eines solchen Zyklus einmal eine völlige Deckungsgleichheit erreicht werden muß mit der Aufzeichnung 1 des Fingerdrucks, die sich in der X-V-Koordinatenebene befindet. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich der scharfe Negativimpuls 14 im Kurvenverlauf der Fig.3. In Fig.2b sind einige mögliche

so Stellungen des Fingerabdruck-Abbilds in der X- Y-Koordinatenebene mit 21a, 21Λ und 21c gekennzeichnet.

2. Die Identifizierung des Fingerabdrucks und die
elektronische Schaltung

Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß sich ein herausragender Impuls, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Negativimpuls aufgrund der gewählten Hell-Dunkel-Feldverteilung von Fingerlinienbergen und Fingerlinientälern ergibt, immer dann ergibt, wenn während des Suchvorgangs bei Identität von Aufzeichnung und Abbild des Fingerabdrucks Deckungsgleichheit auftritt; in der Darstellung der F i g. 3 ist gezeigt daß dieser herausragende Impuls, der im folgenden auch als Identifikationsimpuls 14 bezeichnet wird, begleitet ist von mindestens zwei weiteren Erscheinungen im Verlauf der gewonnenen elektrischen Größe, nämlich dem sogenannten Detektorsignal.

Dieses OetektCisignal ergibt sich (siehe Fig.4) nach der Umwandlung des Lichtbündels am Photodetektor bzw. einer geeigneten Photodiode 12 und nach Verstärkung am Verstärker 13. Die den Identifikatiorsimpuls begleitenden Erscheinungen sind eine Grundschwingung mit geringer, jedoch nicht vorherbestiinmbarer Frequenz sowie eine hochfrequente, sich der Grundschwingung überlagernde und den Identifikationsimpuls 14, am ehesten aber die ihn begleitenden positiven Impulsspitzen 15a, i5b mindestens teilweise maskierende Störschwingung.

Die folgende Auswertung für die Identifikation ist darauf ausgerichtet, den Identifikationsimpuls 14. sein zeitliches Auftreten und seine Größe, bezogen auf die sonstigen Schwingungs-Erscheinungsformen, zu untersuchen, wobei gemäß einem weiteren Merkmal vorliegender Erfindung mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Untersuchungskriterien angewendet werden. In F i g. 2 sind die an den Ausgang des Verstärkers 22 angeschlossenen, jeweils Untersuchungskriterien darstellenden Blocks mit 23 bis 28... und die die Ergebnisse der einzelner Blöcke zusammenfassende und bewertende Schaltung mit 30 bezeichnet Im folgenden werden einige der bei vorliegender Erfindung bevorzugt angewandten Untersuchungskriterien bezüglich des Identifikationsimpulses erläutert, die gewählte Reihenfolge stellt aber nicht notwendigerweise auch gleichzeitig die Bewertung dieser Kriterien nach ihrer Bedeutung dar.

a) Ein erstes Untersuchungskriterium wird als die Erfassung der sogenannten prozentuellen Korrelation bezeichnet. Es handelt sich hierbei um eine Art prozentuale Amplitudenbestimmung des Identifikationsimpulses 14 mit Bezug auf die Grund?chwingung langsamer Amplitude, in welche er eingebettet ist, d. h. mit anderen Worten, um die Bestimmung des Abstandes, den der hier negativ auftretende Identifikationsimpuls 14 zur Grundschwingung an der Stelle aufweist, wo er selbst entstanden ist. Man erkennt am Verlauf des Detektorsignals in Fig.3, daß das Gesamtsignal durchaus Bereiche aufweist, die noch negativer liegen als der negative Identifikationsimpuls, so daß besondere Mittel zur Diskriminierung erforderlich sind, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Das Verhältnis der Amplitude des Identifikationsimpulses 14 zur an dieser gleichen Stelle gegebenen Amplitude des Grundschwingungssignals ergibt das Ausmaß der prozentualen Korrelation und ist, bezogen auf einen empirisch feststellbaren Schwellwert, auf jeden Fall ein Hinweis auf die Identität zwischen Aufzeichnung und Abbild des Fingerabdrucks.

b) Ein weiterer Hinweis auf das Vorhandensein der Identität zwischen Abbild und Aufzeichnung ergibt sich durch die Verhältnisbildung zwischen dem größten auftretenden positiven Impuls 15a, 15Zj, der jeden negativen Identifikationsimpuls begleitet, zum hochfrequenten Grundschwingungs-Störsignal; je stärker der positive Impuls aus dem Durchschnitt der Hochfrequenzschwingung herausragt, umso sicherer handelt es sich hier um einen einen negativen Identifikation^cimpuls 14 begleitenden positiven Impuls. Dieses Kriterium ist in der Zeichnung der Fig.* mit +P/A bezeichnet (-(-peak/average signal).

cj Zusätzlich zu der Auswertung der prozentualen Korrelation des negativen Iden*Jfikationsimpu!ses 14 zur Amplitude der (langsamen) Grundsdiwingur.g kann der negative Identi&iirtonsimpuls ins Verhältnis gesetzt werden zum Mittelwart ."1er hochfremifinten Störschw ngung, wobei auch hier wieder ein ausreichend starkes Abheben des Identifikationssignals vom Hoch irequenz-Störsignal einen Hinweis auf die Identität zwischen Abbild und Aufzeichnung vermittelt. Dieses Kriieriu"! ist in Fi₄:. 4 im Block 25 mit — P/A gekennzeichnet (— peak/average signal).

d) Ein weiteres zur Bewertung bei der 'ndgükigen Identitätsprüfung heranziehbares Kriterium besteht darin, daß man entsprechend Block 26 in Fig.4 das Verhältnis des Identifikationsimpulses zum Gleichstromsignal bzw. allgemein zur erforderlichen Verstärkung erstellt, als —P/DC (-peak/DC-signal). Eine solche Verhältnisbildung ist sinnvoll, auf jeden Fall als eines der für die Identifikation verwendeten Kriterien, weil durch beliebig hohe Verstärkung Negativimpulse iiiit solchen Amplituden gebildet werden können, daß sie in den Grenzbereich echter Identifikationsimpuls-Amplituden hineingeraten könnten. Durch das Kriterium — P/DC des Blocks 26 ist sichergestellt, daß durch eine zu hohe Verstärkung keine Meßfehler entstehen können.

e) Ein in diesem Zusammenhang noch erwähnenswertes Merkmal bei der Identifikationsprüfung besteht schließlich noch darin, daß man den Zeitabstand erfaßt und bewertet, der sich zwischen zwei Identifikationsim pulsen 14 im Kurvenverlauf der Fig.3 ergibt, also die Zeitdauer T, die eine aus den Parametern des Geräts herleitbare Größe ist, auf jeden Fall größenordnungsmäßig aus dem Gerät, den Antriebsgeschwindigkeiten des Scanners u. dgl. ableitbar ist.

Läßt sich daher feststellen, daß der negative Identifikationsimpuls 14 im Verlauf des Vergleichs des Fingerabdruck-Abbilds mit der Aufzeichnung innerhalb vorgegebener Abstände, und nur in annähernd gleichen Zeitabständen T auftritt, dann handelt es sich hier um einen echten Identifikationsimpuls und die Auswertung wird im positiven Sinne weitergeführt. Aus der weiter vorn gegebenen Erläuterung bezüglich des Suchverfahrens ergibt sich ja, daß das Abbild des Fingerabdrucks zu wiederholten Malen kurzzeitig deckungsgleich mit der Aufzeichnung ist, denn usr Rahmen 20, der durch die Spiralbewegung des Abbildes abgesucht wird, wird ja bei einer Identifikation zu wiederholten Malen durchlaufen.

Die Erfindung schließt nicht aus, daß noch zus■· 'zliche Bewertungskriterien in die Endbeurteilung einbezogen werden, die sich letzten Endes ebenfalls auf Merkmale beziehen, die die Position des negativen Identifikationsimpulses 14 mit Bezug auf das restliche Signalspektrum kennzeichnen. Für diese weiteren Kriterien, auf die aus Gründen der Übersicht nicht weiter eingegangen wird, steht in F i g. 4 stellvertretend der Block 28.

3. Die elektronischen Detailschaltungen

Mit Bezug auf Fig.4 ist schon darauf hingewiesen worden, daß am Ausgang des Verstärkers 22 das in Fig.3 in seinem Verlauf gezeigte Detektorsignal auftritt, welches für die Identifikation auszuwerten ist Zunächst wird mit Hilfe der in F i g. 5 dargestellten Schaltung aus dem dem Eingang eines Tiefpaßfilters 32 zugeführten Detektorsignal DS ein Sinus-Grundschwingungssignal SG gebildet, welches lediglich noch die Grundschwingungskomponente des Detektorsignals DS, *ie in Fig.3 gezeigt, aufweist, ohne die hochfrequente Störkomponente und ohne die Spitzen (Peaks) 14_t t5a, iSb, Dieses Sinusgrundschwingungssigna! 5C- muB jedoch i;; phasenrichtiger Beziehung rum : stehen und daher ist dem Tiefpaßfilter

32 eine Phasen-Kompensationsschaltung 33 nachgeschaltet, die die phasenrichtige Beziehung des Sinus-Grundschwingungssignals SG zu dem Grundschwingungsanteil im Detektorsignal DS wieder herstellt, die durch das Tiefpaßfilter verlorengegangen ist

Das Grundsdjwingungssignal SG wird zur Erstellung des prozentualen Korrelationssignals verwendet, wie in Fig.6a gezeigt, also eines im folgenden als —P/SG bezeichneten Korrelationssignals. Durch Zuführen des Grundschwingungssignals SG zum einen Eingang eines subtrahierenden Verstärkers 34 und des Detektorsignals DSzum anderen Eingang, nämlich dem —Eingang des gleichen Verstärkers gewinnt man an dessem Ausgang ein negatives Bezugssignal, welches grundschwingungsfrei ist und daher lediglich noch die Hauptimpulse sowie das hochfrequente Störsignal aufweist Um dieses Bezugssignal am Ausgang des Verstärkers 34 mit dem Grundschwingungssignal SG ins Verhältnis zu setzen, wird das Grundschwingungssignal SG nochmals einem Eingang einer nachgeschalteten analogen Teilerschaltung 35 zugeführt, deren anderer Eingang mit dem Verstärker 34 verbunden ist Es ergibt sich dann, wie einzusehen, am Ausgang der Teilerschaltung 35 ein Impuls, der, gegebenenfalls nach Zwischenverstärkung bei 36 einem Spitzenwertdetektor 37 zugeführt wird, an dessem Ausgang sich dann das gewünschte Korrelationssignal —P/SGergibt

Das gleiche, am Ausgang des Verstärkers 34 gebildete Bezugssignal wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig.6b dem einen Eingang einer weiteren analogen Teilerschaltung 38 zugeführt Aus dem am Ausgang des Verstärkers 34 dargestellten kleinen Schaubild bezüglich dieses Bezugssignals geht hervor, daß dieses Signal noch den hochfrequenten Schwingungsanteil, der im folgenden als Oberschwingungsgehalt bezeichnet wird, enthält, so daß es möglich ist, aus diesem Signal das Kriterium —P/A als das Verhältnis des negativen Spitzenwerts zur Oberschwingung zu erzeugen. Nach paralleler Zuführung des Bezugssignals zu einem Tiefpaßfilter 39 ergibt sich an dessem Ausgang ein negatives Oberschwingungs-Mittelsignal und nach Division der beiden Signale einer Tetlerschaltungen und nach eventueller Verstärkung bei 40 hinter dem wieder vorgesehenen Spitzenwertdetektor 41 das gewünschte Ausgangssignal —P/A.

Im Grunde die gleiche Schaltung zeigt in F i g. 7 zur Gewinnung des Verhältnisses des positiven Spitzenwertsignals zum Mitfelwert der Oberschwingung (+ P/A), wobei jedoch der subtrahierende Verstärker 42 am Eingang das Detektorsignal DS jetzt an seinem + Eingang und das —Grundschwingungssignal an seinem anderen, negativen Eingang, zugeführt erhalt. Es ergibt sich dann am Ausgang des Verstärkers 42 ein positives Bezugssignal und entsprechend am Ausgang des Tiefpaßfilters 39' ein positives Mittelwertsignal des Oberschwingungsgehaltes, so daß sich nach Verhältnisbildung an der analogen Teilerschaltung 38' und Verstärkung bei 40' hinter dem Spitzenwertdetektor 41' das +P/4-Signal ergibt Auf die Auswertung dieser Signale wird dann weiter unten eingegangen.

Eine im Vergleich ähnliche Schaltung ergibt sich entsprechend Fig.8 dann noch zur Erzeugung des — /VDC-Signals. wobei das Detektorsignal DS parallel dem Eingang eines HochpaBfilters 43 und eines Tiefpaßfilters 44 zugeführt wird. Am Ausgang des Tiefpaßfilters 44 ergibt sich ein Gleichspannungssignal DC, welches auch als maßgebend für die Verstärkung angesehen werden kann, so daß man nach Verhältnisbildung an einer weiteren analogen Teilerschaltung 45, Verstärkung bei 46 und Spitzenwertdetektion bei 47 das das Verhältnis des negativen Identitätsimpulses zum Gleichspannungslevel angebende Ausgangssignal — P/DCgewinnt

SchlieBHch läßt sich das durch den Block 27 gewonnene Zeitabstands-Signal TA beispielsweise mit Hilfe einer Zeitverzögerungsschaltung, etwa eines MonoHops erzeugen, indem man den Monoflop jeweils mit dem Spitzenimpuls an einem der Eingänge der Spitzenwertdetektoren 37,41 oder 41' triggert und die Verzögerungszeit bis zum Rückkippen in die Normallage so ansetzt, daß der nächste Identifikationsimpuls als Spitzenwert den Monoflop wieder triggert, bevor dieser

is zurückgekippt ist Das Verbleiben des MonoHops in seinem metastabilen Zustand ist dann als GLTT-Signal aufzufassen bezüglich der Zeitabstandsbestimmung; mit anderen Worten, der Spitzenimpuls trifft innerhalb der durch das System vorgegebenen Zeitdauer T zu wiederholten Malen ein. Selbstverständlich sind hier auch andere Lösungen mit Hilfe vorn Zeitverzögerungsgliedern verschiedenster Art möglich.

Die Spitzenwertdetektoren 37, 41, AV sind so ausgebildet, daß sich an ihren Ausgängen ein länger andauerndes, der Maximalamplitude des am Eingang zugeführten Spitzenimpulses entsprechendes Signal ergibt, so daß die Höhe des Ausgangssignals der Spitzenwertdetektoren ein Maß ist für die durch die jeweilige Schaltung gemachte Aussage über das Verhältnis der miteinander verglichenen Eingangsgrößen.

Es ist dann nämlich möglich, wie die Darstellung der Fig.9 zeigt, die jeweiligen Ausgangssignale der Spitzenwertdetektoren 37, 41, 4Γ und 47 insgesamt zusammenzufassen, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Faktoren Ar,- noch zu bewerten, ihnen also unterschiedliches Gewicht zu verleihen, und dann auszuwerten. Dem in F i g. 9 dargestellten summierenden und seine verschiedenen Eingangssignale gleichzei- tig unterschiedlich gewichtenden Verstärker 55 sind daher, von oben nach unten zugeführt, das Spitzenwert zu Gleichspannungssignal —P/DQ das das Verhältnis des negativen Spitzenwerts zum Mittelwert der Oberschwingung bildende Signal —P/A das das Verhältnis des positiven Spitzenwerts zum Mittelwert der Oberschwingung bildende Signal +P/A und das prozentuale Korrelationssignal —P/SG und gegebenenfalls noch weitere Signale, die aber aus Gründen der Klarheit nicht aufgeführt sind.

so Der Summierverstärker 55 bildet ein Ausgangssignal, welches als Identiflkations·Vorsignal bezeichnet werden kann und weiches nach Vergleich mit einem voreingestellten Schwellwertsignal vom Block 56 am Vergleicher 57 das Ausgangs-Ideniifikationssignal /5 ergibt Zwischen dem Ausgang des Summierverstärkers 55 und dem Eingang des Vergleichers 57 ist noch eine Zwischenspeicherschaltung 49 (Sample- and HoM-Schattung) eingefügt, auf deren Aufgabe weiter unten noch eingegangen wird.

Das Identifikationssignal ISwird dann einer logischen Entscheidungsschaliung 58 zugeführt, der an weiteren Eingängen hauptsächlich aus mechanischen Grundbedingungen resultierende Signale oder weitere Vergleichskriterien zugeführt werden, so daß die logische Entscheidungsschaltung 58 in der Lage ist. an ihrem Ausgang dann ein endgültiges Entscheidungssignal zu erstellen. So werden der logischen Entscheidungsschaltung 58

vom Kartenhalter 3 (siehe Fig. 1) zwei Signale zugeführt, nämlich ein erstes XZ-Signal, welches angibt, daß die die Aufzeichnung des Fingerabdrucks tragende Karte 2 völlig in den Kartenhalter eingeschoben worden ist oder alternativ ein KT-Signal, welches nur einen teilweisen Karteneinschub angibt und daher zur Blockierung bzw. zur Rückweisung führen würde. Ein weiteres Signal gelangt von einer in Fig. 1 nicht dargestellten Fingerführung 59 zur logischen Entscheidungsschaltung 58, welches angibt, daß die Fingerführung ordnungsgemäß niedergedrückt ist und daß sich daher angrenzend an das Prisma 5 ein Finger 4 befindet, befindet

Schließlich ist eine Lichtniveau-Erkennungseinrichtung 48 vorhanden, die ein erstes Signal LL erzeugt, welches angibt, daß das Lichthöhenniveau einwandfrei ist, sowie ein zweites Signal FP, welches angibt, daß sich der Finger in Kontakt mit dem Prisma 5 befindet Nach Gutbefindung sämtlicher dieser zusätzlichen Eingangssignale erzeugt die logische Entscheidungsschaltung 58 an drei Anzeifc inrichtungen 60,50 und 51 Informationen, die sich bei der Anzeigeeinrichtung 80 und die Position des eingeschobenen Fingers beziehen, nämlich, ob der Finger zurückgezogen werden soll oder erneut auf das Prisma zu legen ist Bei der Anzeigeeinrichtung 50 handelt es sich um die Ausgabe der Mentifikationsanzeige, die eine Gutanzeige oder eine Anzeige erzeugen kann, daß die Identifizierung negativ ausgefallen ist und daher zurückgewiesen wird. Schließlich zeigt die Anzeigeeinrichtung 51 an, ob eine Falschmanipulation aa dem System insgesamt festgestellt worden ist Die logische Entscheidungsschaltung 58 leitet die an den Anzeigeeinrichtungen 60 und 51 sich ergebenden Zustände hauptsächlich aus den Eingangssignalen der Elemente 3,59 und 49 ab.

4. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung

Der logische Entscheidungsschaltung ist noch eine, den synchronisierten Zeitablauf der einzelnen Geschehnisse des Identifikationssystems synchronisierende Zeitschaltung 58a zugeordnet, deren Ausgangsimpulse auch dazu verwendet werden können, daß der weiter vorn schon erwähnten Zwischenspeicherschaltung 49 zugeordnete System zeitgerecht zu triggern. Dieses System umfaßt einen Vergleicher 65, dessen beide Eingänge 65a, 65/) jeweils mit Eingang bzw. Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 49 verbunden sind, eine dem Vergleicher 60 nachgeschaltete Treiberschaltung 61 sowie einen Schrittmotor 62. Die Aufgabe dieses Systems besteht darin, durch mechanische Nachfege· lung die geometrisch optimale Position des aus dem auf dem Prisma 5 aufliegenden Fingers gewonnenen Fingerabdruck-Abbildes mit Bezug auf die Aufzeich' nung 1 einzustellen. Zwar ist, wie erwähnt, eine Fingerführung 59 für den Finger 4 vorgesehen, es ist aber nicht auszuschließen, daß der Finger unter Umständen noch etwas schräg oder verdreht eingeführt wird und durch den Suchvorgang mit Hilfe des Bewegungssuchers oder Scanners 9 wird zwar eine Deckungsgleichheit angestrebt, eine, wenn auch nur geringfügige Schräglage des Fingerabdruck-Abbildes zur Aufzeichnung oder umgekehrt, kann hierdurch aber nicht völlig ausgeglichen werden.

Daher ist mit dem Kartenhalter 3 in F i g. 1 mechanisch die Ausgangswelle 62a des Schrittmotors 62 so verbunden, daß eine graduelle Nachführung durch diesen Schrittmotor, üblicherweise also eine geringe Drehbewegung der Aufzeichnung 1 zur Optimierung der geometrischen Relativposition von Abbild und Aufzeichnung möglich ist Es versteht sich aber, daß durch eine solche Nachführschaltung auch sonstige beliebige und eine Optimierung der gegenseitigen -, Position von Abbild und Aufzeichnung ermöglichende Bewegungen, .gegebenenfalls unter Verwendung weiterer Schrittmotoren, möglich sind. Die Funktion dieser Zusatzschaltung ist dann wie folgt: Bet Beginn der Messung ergibt sich am Ausgang des

in Summierverstärkers 55 ein zusammengefaßter Vor-Identifikationsimpuls bestimmter Amplitude, der nach Vergleich mit einem vorgegebenen Sicherheits-Schwellwert am Vergleicher 57 entweder zur Zuführung eines gültigen Identifikationsimpulses zur logischen

ii Entscheidungsschaltung führt oder nicht Gleichzeitig mit dem Auftauchen dieses ersten Voridentifikationsimpulses am Ausgang des Summierverstärkers 55 und/oder mit dem Auflegen des Fingers 4 auflas Prisma 5 mit Hilfe der Fingerführung 49 wird der Schrittmotor-

2ii mechanismus in Gang gesetzt und es erfolgt zunächst eine ganz geringe Drehbewegung des Schrittmotors 62 in einer beliebigen Richtung. Hieraus resultiert, wie einzusehen, am Ausgang des Summierverstärkers 55 ein Identifikationsimpuls unterschiedlicher Größe, entwe j der also geringer als der vorhergehende Identifikations impuls, wenn nämlich durch diese Verdrehung eine geringere Annäherung an die ideale Deckungsgleichheit erzielt worden ist, oder die Amplitude dieses Vor-Identifikationsimpulses wird größer, da sich die geometri-

w sehen Positionen in Richtung auf eine Optimierung bewegt haben. In diesem Fall veranlaßt der Vergleicher 65, an dessem Eingang 656 der aus dem vorherigen Meßvorgang stammende Impuls anliegt und dessem Eingang 65a der jeweils neue Identifikations-Vorimpuls

r. zugeführt ist, eine weitere Verstellbewegung des Kartenhalters 3 durch den Schrittmotor 62 in der ursprünglich eingeschlagenen Richtung zur Erzielung einer weiteren Optimierung; andernfalls, also wenn das Ergebnis sich verschlechtert hat, erfolgt eine Drehbewe gung in der entgegengesetzten Richtung. Man erkennt, daß sich so, bei entsprechend schnellem Ablauf dieser Nachführregelung, auch sehr schnell eine optimale Position zwischen Abbild und Aufzeichnung herstellen läßt, so daß es auch bei ungünstiger, unüberlegter oder

4. nicht sorgfältig genug durchgeführter Kontaktierung zwischen Finger 4 und Prisma 5 noch ein Identifikationsimpuls am Ausgang des Vergleichers 57 von so ausreichender Größe realisieren läßt, das das Sicherheitsniveau der Schaltung 56 als Schwellwert überwun-

X) den wird. Es versteht sich, daß dieses Sitnerheitsniveau der Schaltung 56 so ausreichend hoch angesetzt ist, daß sämüxhe, aus miteinander nicht identischen Fingerabdrucksvergleicher, ebentuell doch herrührenden Impulsspitzen sicher unter dem Schwellwert liegen. In diesem

■■> Fall kann auch die mechanische Nachführregelung für den Kartenhalter 3 nicht zu einer merklichen Verbesserung des Ergebnisses beitragen, eben weil die miteinander zu vergleichenden Fingerabdrucke nicht identisch sind. Bei Identität ergibt sich aber so eine die

M) Obereinstimmung und Identität unterstreichende Optimierung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht darin, daß unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen, die sich etwa durch unterschiedliche

»> Schwärzung im Aufzeichnungsbereich der Karte 2, durch unterschiedliche Färbung des aufgelegten Fingers 4 od. dgl. ergeben, wodurch Rechnung getragen wird, daß eine Regelschaltung vorgesehen ist, die die

>n

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Lampenhelligkeit 6 über eine Verbindungsleitung 53 zwischen der elektronischen Auswerteschaltung 13 und der Lampe 6 nachregelt Ergibt sich beispielsweise am Ausgang des Photodetektors 12 daher eine insgesamt zu schwache Signalhöhe, dann ist dies hauptsächlich auf , eine zu starke Schwächung des die Auswertung und den Vergleich durchführenden Lichtbündels zurückzuführen und die Lampe 6 wird entsprechend in ihrer Helligkeit nachgeregelt Außerdem kann am Ausgang des Verstärkers 22 noch eine vergleichende Schwellwert- _(n schaltung vorgesehen sein, die bei einem zu geringen elektrischen Niveau des auszuwertenden Signalverlaufs die Verstärkung entsprechend nachregelt Die Nachregelung der Lampenhelligkeit und/oder die Nachregelung des Verstärkungsgrades etwa des Verstärkers 22 ι, können aber Einfluß auf das Signalkriterium —P/DC haben, so daß es empfehlenswert ist diesen jeweiligen Verstärkungsgrad und/oder die Nachregelung der Lampenhelligkeit in die Verhältnisbildung für das Teilkriterium — P/DCeinzubeziehen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beruht auf folgender Überlegung. Durch die durch die Erfindung gewährleistete Identifikationsprüfung wird zwar sichergestellt daß der Fingerabdruck des Karteninhabers übereinstimmt mit dem aufgezeichneten Fingerabdruck der Karte 2 und daher dieser Inhaber der allein berechtigte Träger der Karte j«t; nicht sichergestellt werden kann aber, daß man sich mit dieser Karte beispielsweise Zugang zu Räumen verschafft die zu einem Betrieb gehören, der zwar ebenfalls ein solches Fingerabdruck-Vergleichssystem benutzt zu dem man aber selbst nk;ht gehört daß Kreditkarten gefälscht oder in anderem Zusammenhang verwendet werden u. dgl. Man benötigt für solche Fälle dann zusätzliche Unterscheidungskriterien auf der ^arte, beispielsweise Magnetcodierung, Infrarotcodierung od. dgl. Die Erfindung bietet aber einen besonders eleganten Ausweg aus diesem Problem, indem eine zusätzliche optische Codierung vorgenommen wird, die völlig fälschungssicher ist

Es ist ja bei der ersten Herstellung der Aufzeichnung des Fingerabdrucks auf jeden Fall erforderlich, daß der spätere Kartenbenutzer anwesend ist und die Aufnahme beispielsweise dadurch durchgeführt wird, daß anstelle der Karte 2 mit Aufzeichnung ein photographischer Apparat angeordnet wird, wobei in etwa eine gleiche Anordnung verwendet werden kann, wie in Fig. 1 gezeigt mit Ausnahme der durch den Scanner 9 verursachten Suchbewegung. Bringt man während dieser Anfertigung der Aufzeichnung in den Strahlengang, etwa bei 64 oder 64' eine Einrichtung ein, die im allgemeinen Sinn wie ein optischer Codegeber wirkt die also beispielsweise die Strahlen vergrößert, unterschiedlich bricht verzerrt od. dgl, dann ist auch die Aufzeichnung des Fingerabdrucks von Anfang an ii entsprechend verzerrt Es versteht sich dann, daß der optische Codegeber 64 in der absolut gleichen Form bei sämtlichen Geräten der einen Firma oder des einen Kunden, Kreditkartengebers od. dgl. verwendet wird, die nachher den Vergleich zwischen Abbild und w> Aufzeichnung durchführen*

Da die Möglichkeiten der optischen Codierung praktisch nahezu unendlich sind, ist es auch möglich, jede mit dem erfindungsgemäßen System arbeitende Firma, jeden Verein, jeden Kreditkartengeber, jede e>5 Bank u. dgl. mit Geräten auszustatten, die sämtlich eine identische optische Codierung aufweisen und daher den Kreis der Beteiligten durch dieses fälschungssichere

40

43 »Kennwort« einer optischen Verzerrung einwandfrei gegen andere Kartenbesitzer abzugrenzen, die sich des gleichen Fingerabdruck-Identifikationssystems im allgemeinen Sinn bedienen.

Als optische Codegeber 64 kommen beispielsweise zusätzliche Linsen im Strahlengang beliebiger, aber vorbestimmter Brechungsfähigkeit in Frage, vorzugsweise aber die Einbringung einer teleskopartigen Einrichtung mit sogenannten zylindrischen- Linsen, die eine Vielfalt von Modifikationen und Codierungen erlauben. Da aber die identische optische Codierung auch schon bei der Anfertigung der Aufzeichnung des Fingerabdrucks selbst angewendet worden ist ist diese zusätzliche Codierung für den eigentlichen Identifizierungsvorgang ohne Belang, denn das jeweils mit der verzerrten Aufzeichnung verglichene Fingerabdruck-Abbild ist in genau der gleichen Weise verzerrt

Es ist im übrigen empfehlenswert, das in Fig. 1 gezeigte optische System bzw. dessen Strahlengang so zu justieren, daß die Wendel der Lampe 6 genau in der optischen Achse liegt d. h. daß diese Wendel bei den verschiedenen Dreh-Suchbewegungen durch die Prismenkeile 16a, 160 des Bewegungssuchers 9 keine optische Positionsverlagerung erfährt, da sich die prismatischen Gegebenheiten, also deren Brechungsmöglichkeiten genau in der optischen und gleichzeitig Drehachse geometrisch nicht verändern.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung betrifft eine Verbesserung der Identifizierungsqualität des Systems. Zweifelsohne läßt sich der Identifizierungsfehler des erfindungsgemäßen Systems bei tatsächlicher Obereinstimmung der Aufzeichnung mit dem durch Auflegen des Fingers auf das Prisma gewonnenen Fingerabdruckabbild dadurch reduzieren, daß man den gesamten Prüfvorgang mehrfach wiederholt Durch die im folgenden geschilderte Maßnahme erübrigt sich ein mehrfaches, gegebenenfalls lästiges Wiederholen, da es durch diese vorteilhafte Ausgestaltung möglich ist die Identifizierungsgenauigkeit praktisch so weit sv steigern, daß sich schon beim ersten Versuch eine an Sicherheit grenzende Wahrscheinlichkeit für die Identität oder Nichtidentität zwischen Aufzeichnung und Abbild ergibt

Die Ausgestaltung beruht darauf, daß man zur gleichen Zeit parallel das einmal durch Auflegen auf das Prisma gewonnene Abbild des Fingerabdrucks vergleicht mit einer größeren Anzahl von Aufzeichnungen, die sich beispielsweise auf der Karte befinden können; man führt also eine Art Mehrfachabbild-Aufzeichnungsvergleich durch.

Es ist weiter vorn schon mit Bezug auf die Darstellung der F i g. 2b erwähnt worden, daß durch die Suchbewegung des Scanners 9 in der X- Y-Ebene die Abbildverschiebung zur Erzielung einer Deckungsgleichheit mit der Aufzeichnung, die sich ebenfalls in dieser X-V-Ebene befindet vorgenommen wird. Diese Suchbewegung verläuft in der Regel spiralig, kann aber auch speziell angewendet auf diese vorliegende Ausgestaltung, hierzu unterschiedlich, etwa lediglich einen peripheren Rand abtastend, durchgeführt werden. In Fig.2b sind gestrichelt eine größere Anzahl von Aufzeichnungen angegeben und mit 34 bezeichnet, die dem Mehrfach-Abbildvergleich dienen. Mit anderen Worten, während eines Durchlaufzyklus der Suchbewegung des Abbilds in der Aufzeichnungsebene trifft dieses Abbild auf beispielsweise 6 oder 8 Aufzeichnungen, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit der sofort feststellbaren Identität durch Koinzidenz zwischen dem Abbild und

mindestens einer der Aufzeichnungen außerordentlich stark erhöht, nämlich im Sinne einer exponentiell Steigerung,

Diese Mehrfachabtastung muß nicht notwendigerweise auf den Vergleich nur eines Fingerabdruck-Abbildes auf dann 6 oder 8 oder noch mehr identische Aufzeichnungen beschränkt sein, sondern es ist auch möglich, im einen Extremfall so viele unterschiedliche Aufzeichnungen vorzusehen, wie beispielsweise zu vergleichende Finger des Kartenträgers ausgewählt sind, also für beispielsweise 6 oder für 10 Finger jeweils 6 oder 10 entsprechende Aufzeichnungen, so daß der Kartenträger nacheinander verschiedene unterschiedliche Finger zum Vergleich auf das Prisma legt Hierdurch erhöht sich die Identifizierungs-Sicherheit selbstverständlich außerordentlich, denn bei einer Person, von welcher zwei Fingerabdrücke gleichzeitig identifiziert worden sind, ist die Möglichkeit eines Irrtums oder Fehlers praktisch ausgeschlossen. Gleichzeitig kann man sich dieser ersten Möglichkeit des Vielfachvergleichs dann bedienen, wenn aufgrund einer Verletzung oder Verschmutzung einer der Finger, dessen Aufzeichnung sich auf der Karte befindet, zum Vergleich nicht herangezogen werden kann, aber noch weitere Fingerabdrucks-Aufzeichnungen auf der Karte sind, so daß die Identitätsprüfungen mit anderen Fingerabdrücken durchführbar ist

Im anderen Extremfall kann der Aufzeichnungsträger Ober die schon erwähnten 6 oder 8 identischen Aufzeichnungen bezüglich eines Fingerabdrucks verfugen und den Vergleich praktisch parallel und zur gleichen Zeit bei einem zyklischen (spiraligen) Durchlauf durchführen.

Die Auswerteelektronik braucht nicht wesentlich unterschiedlich zu sein, denn trotz der dann in schnellerer Folge eintreffenden Identifikationsimpulse (bei vorhandener Identität) ergeben sich diese dennoch in einem zeitlichen Abstand, der sich aus der Abtastgeschwindigkeit ergibt Gegebenenfalls kann die Geschwindigkeit hierbei verringert werden, um der Elektronik ausreichend Zeit zu lassen, oder die Elektronik kann in parallel arbeitende, im Zeitmultiplex angesteuerte Zweige aufgespalten werden.

Ohnehin ist es empfehlenswert, die wesentlichsten Elektronikbereiche doppelt vorzusehen, um eine ausreichend hohe Zuverlässigkeit sicherzustellen. Es versteht sich, daß in diesem Fall der Mehrfachabtastung eine entsprechende Umstellung der Zeitdauer-Überwachung vorzunehmen ist, da die Peaks oder IdentiRkationsim-) pulse in kürzeren Abständen eintreffen.

Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß es im Grunde belanglos ist, ob positive oder negative Fingerabdruck-Abbilder oder -Aufzeichnungen miteinander verglichen werden, d. h. mit anderen Worten, ob in bei der Aufzeichnung auf eine Schwärzung der Fingerabdrucktäler oder der Fingerabdruckberge abgestellt wird bzw. ob bei der Gewinnung des Abbildes auf dem Fingerabdruck die Totalreflexion auf die Fingerabdrucktäler, wie erwähnt, bezogen ist

r. Tatsächlich ist es ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, nicht nur Fingerabdruck-Aufzeichnungen mit zu diesem Zeitpunkt durch den physikalischen Kontakt des Fingers mit dem Prisma gewonnenen Abbildern zu vergleichen, sondern

-*> das erfindungsgemäße System eignet sich gleichermaßen zum Vergleich von Fingerabdruck-Aufzeichnungen mit anderen Aufzeichnungen, gegeben infaiis in einem schnellen, rechnergesteuertem Ablauf, so daß es auch möglich ist, beispielsweise einen auf beliebige Art und Weise gewonnenen Fingerabdruck mit einer Vielzahl gesammelter Fingerabdruckdaten schnell und mit hoher Sicherheit zu vergleichen. Gerade diese Möglichkeit ist von erheblicher Bedeutung auf dem Gebiet der Kriminalistik, denn sehr häufig können bei Verbrechen

jo Fingerabdrücke der Täter gewonnen werden, die dann schnell und sicher mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems mit schon vorab gespeicherten Fingerabdrükken verglichen werden. Es versteht sich, daß in diesem Fall zur Beschleunigung eines solchen Vergleichs eine

H Transporteinrichtung im Bereich der Aufzeichnungsebene sinnvollerweise vorgesehen ist, die, etwa im getakteten Ablauf, gespeicherte Fingerabdruckdaten in schneller Folge der Überprüfung zuführt Die Erfindung ermöglicht daher neben eiern u^mittel bar vorzunehmenden Vergleich mit einem physikalisch vorhandenen Finger auch den Vergleich von positiven odw-f negativen Fingerabdrücken miteinander, also praktisch den Vergleich von zwei »Karten«, die Fingerabdruck-Aufzeichnungen aufweisen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrucken mit einer auf einer Karte, einem Ausweis, einer Kreditkarte, einem schlüssel- s ähnlichen Kartenteil, einem Identifikationsdokument o&dgL befindlichen ersten Aufzeichnung desselben Fingerabdrucks, mit einer Beleuchtungseinrichtung, einem optischen System zum Vergleich des unmittelbar durch Auflage eines Fingers auf eine ₎₀ Unterlage entstehenden Ftngerabdruck-Abbilds oder einer zweiten Aufzeichnung davon mit der ersten Aufzeichnung des Fingerabdrucks, einem Bewegungssucher (Scanner) zur Durchführung einer Suchbewegung, einem lichtelektrischen Empfänger ι $ (Detektor) sowie mit einer diesem nachgeschalteten, elektrischen Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Prüfkriterien umfassende Schaltungsblöcke (23,24,25,26,27, 28) vorgesehen sind für die Vergleichsprüfung des sich bei Identität zwischen Abbild und Aufzeichnung (t) ergebenden IdentinkatiortSHiipulses (14,15s, 156/ mit im Detektorsignal enthaltenden, weiteren elektrischen Größen bzw. sonstigen Angaben, nämlich einem Sinus-Grundschwingungssignal, einem hochfrequenten Oberschwingungssignal, einem Gleichspannungssignal u. dgl und daß die Ausgangssignale sämtlicher, Vergleichskriterien durchführender Blöcke (23, 24, 25, 26, 27, 28) mit einem gemeinsamen, summierenden Verstärker (55) verbunden sind, dem ein Vergleicher (57) nachgeschaltet ist, der das Ausgangs-Gesamtsignal (Identifikations-Vorsignal) mit einem vorgegebenen Sicherheitsschwellwert vergleicht

2. Vorrichtung nach Anspnrh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Suchbewegung des Abbilds in der Koordinatenebene der Aufzeichnung (1) bewirkende Bewegungssucher (9) aus zwei hintereinander angeordneten Keilprismen (16a, t6b) besteht, die motorisch mit vorgegebener Differenzgeschwindigkeit durch Durchführung einer Rotationsbewegung angetrieben sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Überprüfungskriterium eine Schaltungsanordnung (23) zur Bestimmung des prozentualen Korrelationsverhältnisses der Identifikationsimpuls-Amplitude zur Grundschwingung (-P/SG) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Bestim- mung des prozentualen Korrelationsverhältnisses einen ersten subtrahierenden Verstärker (34) umfaßt, dessen einem (negativem) Eingang das unveränderte Detektor-Ausgangssignal (DS) zugeführt ist und dessen anderer Eingang verbunden ist SS mit dem Ausgang (Grundschwingungssignal SG) eines phasenkorrigierten Tiefpaßfilters (32, 33), dessem Eingang ebenfalls das Detektorsignal zugeführt ist, daß der Ausgang des subtrahierenden Verstärkers (34) mit einem Eingang einer analogen Teilerschaltung (35) verbunden ist, dessen anderem Eingang erneut das Grundschwingungssignal (SC) zugeführt ist und daß der Ausgang der Teilerschaltung, gegebenenfalls nach Verstärkung mit einem Spitzenwertdetektor (37) verbunden ist, der einen maximal auftretenden Amplitudenwert nach Art eines Speichers für einen vorgegebenen Zeitraum festhält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Oberprüfungskriterium eine Schaltungsanordnung (25) vorgesehen ist zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Amplitude des negativen Spitzenimpulses und dem Mittelwert der hochfrequenten Störgröße (—P/A), bestehend aus einer analogen Teilerschaltung (38), deren einem Eingang das Ausgangssignal des subtrahierenden Verstärkers (34) bei der Feststellung des prozentualen Korrelationsveriiältnisses direkt und dessen anderem Eingang dieses Signal über ein Tiefpaßfilter (39) zugeführt ist mit einem weiteren, der Teilerschaltung (38) nachgeschalteten Spitzenwertdetektor (41).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als drittes Oberprüfungskriterium ein Schaltungsblock (24) vorgesehen ist zur Bestimmung des Verhältniswertes zwischen der Amplitude von angrenzend an den negativen Identifikationsimpuls auftretenden positiven Zusatzimpulsen zum Mittelwert des hochfrequenten Störsignals ( + P/A), bestehend aus einem weiteren subtrahierenden Verstärker (42), dessem positiven Eingang das Detektorsignal und dessem anderen Eingang das Grundschwingungssignal (SG) zugeführt ist mit einer dem subtrahierenden Verstärker (42) nachgeschalteten Teilerschaltung (38'), dessem einen Eingang das Ausgangssignal des subtrahierenden Verstärkers (42) direkt und dessem anderen Eingang dieses Ausgangssignal über einen Tiefpaßfilter (39*) zugeführt ist wobei der analogen Teilerschaltung (38') ein Spitzenwertdetektor (AV) nachgeschaltet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als viertes Oberprüfungskriterium eine Schaltungsanordnung (26) zur Feststellung des Amplitudenverhältnisses des negativen Identifikationsimpulses zum Gleichstrompegel (-P/DQ vorgesehen ist, umfassend eine analoge Teilerschaltung (45), derem ersten Eingang das. Detektorsigna! (DS) über ein Hochpaßfilter (43) und derem anderen Eingang das gleiche Detektorsignal (DS) über ein Tiefpaßfilter (44) zugeführt ist, mit einem der analogen Teilerschaltung (45) nachgeschalteten Spitzenwertdetektor (47).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als weiteres Oberprüfungskriterium eine Schaltung (27) zur Bestimmung der innerhalb einer vorgegebenen Dauer liegenden Zeitabstände (T) des Auftretens des negativen Identifikationsimpulses vorgesehen ist, umfassend ein von jedem negativen Identifikationsimpuls getriggertes monostabiles Zeitglied mit einer nachgeschalteten Auswerteschaltung, die bei Oberschreiten einer vorgegebenen Zeitdauer oder bei Auftreten mehrerer Impulse innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer eine Fehleranzeige veranlaßt

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (-P/DC, -P/A; +P/A; -P/SG) der Spitzenwertdetektoren (37,41,4Γ, 47), gegebenenfalls nach entsprechender Gewichtung, mit den Eingängen eines nachgeschalteten Summierverstärkers (55) verbunden sind, dessen Gesamtausgangssignal einer Vergleichsschaltung (57) zugeführt ist, derem anderen Eingang der Sicherheits-Schwellwert von einer Schwellwertschaltung (56) zugeführt ist und daß dem Vergleicher (57) eine logische

Entscheidungsswhaltung (58) nacbgeschaJtet ist, der neben dem endgültigen IdenttfikationssignaJ (JS) zusätzliche, eine einwandfreie Funktion des Gesamtsystems angebende Signale zugeführt sind,

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenspeicherschaltung (49) mit dem Ausgang des Summierverstärkers (55) verbunden ist, daß eine weitere mechanische Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die einen Schrittmotor (62) umfaßt und dem Kartenhalter (3) eine Zusatzbewegung in der X-y^Koordinatenebene verleiht zur Optimierung der Deckungsgleichheit zwischen Abbild und Aufzeichnung, wobei der Schrittmotor (62) von einem Vergleicher (6S) angesteuert ist, dessem beiden Eingängen von der Zwischenspeicherschaltung (49) jeweils ein erstes und ein zweites, nach der mechanischen Verstellung durch den Schrittmotor (62) sich ergebendes Ausgangssignal des Summierverstärkers (55) zugeführt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampenhelligkeits-Regelschaltung vorgesehen ist, die entsprechend dem Pegel des sich am Ausgang des mit einer Aufzeichnung dieses Fingerabdrucks zu vergleichen, die sich beispielsweise auf einem Ausweispapier, einer Kreditkarte, einem sonstigen Informationsträger od. dgl, befinden,

Zur Durchführung dieses Vergleichs wird ein Abbild des Fingerabdrucks durch Auflegen des Fingers der betreffenden Person auf ein Prisma hergestellt und dieses Abbild wird durch optische Mittel zur Deckung gebracht mit dem aufgezeichneten Fingerabdruck, der sich mit dem ihn tragenden Aufzeichnungsträger in einem Kartenschlitz des Vergleichgerätes befindet Zur Herbeiführung der Deckungsgleichheit wird das ein Abbild des Fingerabdrucks tragende Lichtbündel einer Suchbewegung unterworfen, und zwar mit Hilfe eines ersten trapezförmigen Prismas und anschließend mit Hilfe von zwei prismatischen Keüformen, die um eine Achse eine gleichförmige Drehbewegung ausführen. Bei Identität der Fingerabdruckabbildung mit der Aufzeichnung ergibt sich nach photoelektrischei· Umwandlung des den Vergleich bewirkenden Lichtstrahlbündels eine bestimmte Charakteristik der wechselstromartigen Ausgangsgröße des Photodetektc.·;?, die ausgewertet wei-den kann. Dieses Identitätscharakieristikum kann ein maximaler oder ein minimaler Ausgangswert sein, je