DE3421220A1

DE3421220A1 - Vorrichtung zur abbildung von schiefwinklig zur abbildungsebene angeordneten gegenstaenden

Info

Publication number: DE3421220A1
Application number: DE19843421220
Authority: DE
Inventors: Guenther Mull
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-07
Filing date: 1984-06-07
Publication date: 1985-12-12
Also published as: DE3421220C2; WO1986000009A1; EP0182827A1

Description

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Abbildungsebene angeordneten Gegenständen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verzerrungsfreien Abbildung von schiefwinklig zur Abbildungsebene angeordneten Gegenständen unter Verwendung eines reflektierenden Prismas, das von einer Lichtquelle beaufschlagt wird und dem abzubildenden Gegenstand zugeordnet ist, insbesondere zur Erfassung, Untersuchung und Identifikation von Fingerabdrücken.
Um das Abnehmen von Fingerabdrücken gegenüber dem seit langem bekannten unsauberen, ungenauen und zeitraubenden Verfahren durch Einfärben des Fingers und dessen Abrollen auf einer Papierunterlage zu verbessern, sind bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die eine Betrachtung, Dokumentation und Auswertung von Fingerabdrücken auf optischer Basis erlauben. Solche Vorrichtungen sind z. B. in der Zeitschrift "Philips Technische Rundschau, 25 (2) und der DE-OS 25 38 524 beschrieben. Diese bekannten Vorrichtungen bedienen sich zur Erzeugung eines Abdruckbildes der Totalreflektion und seiner Aufhebbarkeit. Hierfür wurde in fast jedem Fall ein reflektierendes Prisma mit ebener oder konkav geformter Auflage- und Kontaktfläche für den Finger verwendet. Um damit ein identisches Abdruckbild erzeugen zu können, ist in solchen Vorrichtungen zwischen Reflektionsprisma und Spiegeln eine optische Linse angeordnet. Hinter dem reflektierenden Prisma befinden sich ein oder mehrere Spiegel oder spiegelähnliche Elemente, über die die optischen Strahlen auf eine integrierte Brennebene geleitet werden. Bei Einrichtungen und Verfahren zur maschinellen Mustererkennung und Identifikation ist auch schon vorgeschlagen worden, auf die Herstellung eines unverzerrten Abdrucks zu verzichten, was für die Auswertung und Vergleichbarkeit jedoch einen erheblichen Nachteil darstellt. Die bekannten Vorrichtungen leiden darüberhinaus an einer Reihe weiterer erhebliche Nachteile, die eine umfangreichere Anwendung optischer Abdruckeinrichtungen bisher verhinderten bzw. nicht ermöglichten. Da diese Systeme eine optische Linse und hinter dem reflektierenden Prisma einen Spiegel oder ähnliche Elemente besitzen, erfordern sie eine integrierte Brennebene und damit den Anschluß speziell dafür eingerichteter Dokumentations- oder Aufzeichnungsgeräte, was bei allen bekannten Vorrichtungen erhebliche Herstellungs- und Betriebskosten bedeutet. Bei der in der Zeitschrift Philips Technische Rundschau beschriebenen Vorrichtung sind z. B. aufgrund der integrierten Brennebene nur sehr teure Sofortbildaufnahmen möglich, die zudem nur eine Bildgröße der Abdruckbilder erlauben.
Der Anschluß von handelsüblichen Dokumentations- und Aufzeichnungsgeräten ist nicht möglich. Die Verwendung von Spiegeln läßt ferner nur relativ große, unhandliche und somit schwer transportable Vorrichtungen zu, die zudem gegenüber Erschütterungen, Stößen u.s.w. sehr empfindlich sind, was bei diesen Vorrichtungen als weiterer Nachteil empfunden wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die die Abbildung, Betrachtung, Dokumentation und direkte automatische Auswertung von schiefwinklig zur Abbildungsebene angeordneten Gegenständen gestattet#, wobei ohne Verwendung von Spiegeln oder spiegelähnlichen Elementen ein identisches unverzerrtes Abdruckbild erzeugt werden soll, Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß zwischen dem Reflektionsprisma und dem abbildungsseitigen Endabschnitt der Vorrichtung Ablenkprismen oder Ablenkkeile zur anamorphotischen Vergrößerung des abzubildenden Gegenstandes sowie zum Ausgleich des Astigmatismus und eine an sich bekannte optische Linse angeordnet sind. Hierdurch wird der Effekt erzielt, daß die anamorphotische Vergrößerung durch das erste Ablenkprisma durch das zweite zur Linse gelegene Ablenkprisma geringer aufgehoben wird als der Ausgleich des Astigmatismus, wodurch beide Ablenkprismen in Kombination eine anamorphotische Vergrößerung ohne Auftreten von Astigmatismus bei naher Bild- und Gegenstandsebene ermöglichen. Der sehr hohe Kontrast und die verwischungs- und flecken freie Aufnahme ermöglichen eine automatische Auswertung. Das Hervortreten feiner Details des abzubildenden Gegenstandes wie z. B. der Fingerleisten ermöglicht eine sicherere Auswertung wie z. B. bisher nicht einbeziehbare Fingerleistenmerkmale. Durch die einfache Handhabung werden Fehler bei der Abdrucknahme ausgeschaltet. Die einfache Ausbildung des optischen Systems ist sehr robust und unempfindlich gegen mechanische Einflüsse wie Erschütterungen und kann zudem relativ klein und leicht ausgebildet werden. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach zu transportieren. Da nur wenige optische Bauelemente erforderlich sind, sind die Herstellungskosten relativ gering. Von weiterem Vorteil ist die Möglichkeit, handelsübliche oder spezifische Abbildungs- oder Aufnahmeeinrichtungen anschließen zu können. Bei konkavgewölbter Auflagefläche am Reflektionsprisma ist es auch möglich, gewölbte Gegenstände mit einer Aufnahme erfassen zu können.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schaubildlichen Ansicht von oben Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht auf den das Reflektionsprisma aufweisenden Gehäuseabschnitt Fig. 3 die optische Einrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 in einer schematischen Seitenansicht Fig. 4 die optische Einrichtung zur Beseitigung des Astigmatismus in einer schematischen Ansicht Fig. 5 die optische Einrichtung zur Erzeugung der anamorphotischen Vergrößerung in einer schematischen Ansicht.
Die Vorrichtung 25 weist ein Gehäuse 24 mit einem gegenstandsseitigen Endabschnitt 22 und einem abbildungsseitigem Endabschnitt 23 auf (Fig. 1 und 2). An dem gegenstandsseitigen Endabschnitt 22 ist die Auflagefläche 6 des Reflektionsprismas 4 ausgebildet. An dem abbildungsseitigen Endabschnitt 23 ist ein Anschlußmittel 19 vorgesehen um ein Anschlußglied 20 wie ein Verlängerungsteil, eine optische Wiedergabeeinrichtung oder eine optische Auswertungseinrichtung anschließen zu können. Die optische Anordnung der Vorrichtung 25 besteht aus einem Reflektionsprisma 3, einem Ablenkprisma 8 zur anamorphotischen Vergrößerung, einem Ablenkprisma 13 zur Beseitigung des Astigmatismus, sowie einer optischen Linse 17 (Fig. 3). Vor der Lichteinfallfläche 4 des Reflektionsprismas 3 ist eine Beleuchtungseinrichtung 1 angeordnet. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 1 und der Lichteinfallfläche 4 befindet sich eine Streuscheibe 2 zur Vergleichmäßigung der Lichtstrahlen. Die. Basis des Reflektionsprismas 3 ist als Auflagefläche 6 ausgebildet, auf die der abzubildende Gegenstand 7 wie z. B. ein Finger gelegt werden muß.
Das Ablenkprisma 8 zur anamorphotischen Vergrößerung ist zum Reflektionsprisma 3 derart angeordnet, daß die Lichteinfallfläche 9 und Lichtausfallfläche 10 des Ablenkprismas 8 im spitzen Winkel zueinander und schräg zur Lichtausfallfläche 5 des Reflektionsprismas 3 angeordnet sind. Die Prismenbasis 11 des Ablenkprismas 8 ist dem äußeren Strahlengang 12 abgewandt stumpfwinklig zur Lichtausfallfläche 5 des Reflektionsprismas 3 ausgerichtet.
Die Lichteinfallfläche 14 und Lichtausfallfläche 15 des Ablenkprismas 13 ist schräg zur Lichtausfallfläche 10 des Ablenkprismas 8 derart ausgerichtet, daß die Prismenbasis 16 von der Lichtausfallfläche 10 einen größeren Abstand aufweist, als der Spitzenabschnitt des Ablenkprismas 13.
Hinter der optischen Linse 17 ist ein Objektivgehäuse 18 angedeutet, an dem ein Anschlußmittel 19 für Anschlußglieder 20 ausgebildet ist.
Es ist auch möglich, statt je eines Ablenkprismas 8, 13 zwei oder mehrere Ablenkprismen oder aber Ablenkkeile zu verwenden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird durch das Ablenkprisma 8 bei einem bestimmten Prismenwinkel und entsprechender Stellung dieses Ablenkprismas 8 zum Reflektionsprisma 3 und zur Linse 17 die Aufhebung der perspektivischen Verzerrung bewirkt, die auftritt, wenn man -wie erforderlich- im Winkel von etwa 45C durch eine der beiden Katetenseiten auf die reflektierende Hypotenusenfläche blickt. Das Ablenkprisma 8 bewirkt somit eine anamorphotische Vergrößerung, die der perspektivischen Verzerrung entgegenwirkt bzw. sie aufhebt. Dieser Vorgang ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die dem Gegenstand 7 zugeordneten gerichteten Lichtstrahlen 26 treten aus der Lichtausfallfläche 10 in einem größeren Winkel aus als die dem virtuellen Bild 28 entsprechenden optischen Strahlen 29, die stärker gebündelt sind.
Ferner kann dieses Ablenkprisma 8 gleichzeitig einen Schärfetiefenunterschied ausgleichen, der bei einer solchen perspektivischen Betrachtung entsteht. Das im Abstand folgende Ablenkprisma 13, das einen erheblich geringeren Prismenwinkel besitzt als das erste Ablenkprisma 8, dient vornehmlich dazu, den beim Strahlendurchgang-angedeutet durch den äußeren Strahlengang 12 und inneren Strahlengang 12a - durch das größere Ablenkprisma 8 entstandenen Astigmatismus aufgrund geeigneter umgekehrter Schrägstellung bei entsprechender Entfernung zu diesem und zur Linse 17 auszugleichen. Da das Ablenkprisma 13 in geringerem Maße auch auf die anarmophotische Vergrößerung und auf die Schärfentiefe einwirkt, ist das erste Ablenkprisma 8 in seinem Prismenwinkel und seiner Stellung so zu wählen, daß es diesen Effekten des zweiten Ablenkprismas 13 Rechnung trägt, um ein völlig identisches und durchgehend scharfes Abdruckbild zu erhalten.
Die Parameter des optischen Systems werden auch durch die Länge des an die Linse 17 anschließenden Objektivrohrs oder einer Einrichtung mit ähnlicher Funktion sowie die Brennweite der Linse 17 mitbestimmt. Die Vorrichtung 25 ermöglicht es somit, den Astigmatismus bei naher Gegenstandsebene und naher Bildebene auszuschalten bzw. auszugleichen. Unterschiede der meridionalen und sagittalen Schnittweiten treten nicht auf.
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Claims

PATENTANSPRflCflE 1. Vorrichtung zur verzerrungsfreien Abbildung von schiefwinklig zur Abbildungsebene angeordneten Gegenständen unter Verwendung eines reflektierenden Prismas, das von einer Lichtquelle beaufschlagt wird und dem abzubildenden Gegenstand zugeordnet ist, insbesondere zur Erfassung, Untersuchung und Identifikation von Fingerabdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reflektionsprisma (3) und dem abbildungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (24) Ablenkprismen (8, 13) oder Ablenkkeile zur anamorphotischen Vergrößerung des abzubildenden Gegenstandes (7) sowie zum Ausgleich des Astigmatismus und eine an sich bekannte optische Linse (17) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur anamorphotischen Vergrößerung ein oder mehrere Ablenkprismen (8) oder Ablenkkeile verwendet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich des Astigmatismus ein oder mehrere Ablenkprismen (13) oder Ablenkkeile verwendet werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (17) zwischen dem Ablenkprisma (13) oder Ablenkkeil und dem abbildungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (24) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (17) in ein Objektiv integriert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkprisma (8) oder der Ablenkkeil zur anamorphotischen Vergrößerung zum Reflektionsprisma (3) derart angeordnet ist, daß die Lichteinfallfläche (9) und Lichtausfallfläche (10) des Ablenkprismas (8) im spitzen Winkel zueinander und schräg zur Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) angeordnet sind und daß die Prismenbasis (11) des Ablenkprismas (8) dem äußeren Strahlengang (12) abgewandt stumpfwinklig zur Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) ausgerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von zwei Ablenkprismen (8) oder Ablenkkeilen zur anamorphotischen Vergrößerung hinter der Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) das erste Ablenkprisma einen größeren brechenden Winkel als das zweite Ablenkprisma aufweist, daß die erste Fläche des ersten Ablenkprismas schräg zur Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) steht und mit der Prismenbasis zur Lichteinfallfläche (4) des Reflektionsprismas (3) orientiert ist und daß das zweite Ablenkprisma schräg zur Abbildungsebene und schräg zur Lichtausfallfläche des ersten Ablenkprismas ausgerichtet ist, wobei die Prismenbasis des zweiten Ablenkprismas der Seite des Strahlengangs zugeordnet ist, auf der sich beim ersten Ablenkprisma der Prismenwinkel befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem abbildungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (24) ein Anschlußmittel (19) für ein Anschlußglied (20) wie Verlängerungsteil, optische Wiedergabeeinrichtung oder optische Auswerteinrichtung angeordnet ist.