DE69712484T2

DE69712484T2 - Identifizierung von personen

Info

Publication number: DE69712484T2
Application number: DE69712484T
Authority: DE
Inventors: Merrick Gifford; John Mccartney; Henry Seal
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: AU3039397A; DE69717826T2; JP2000512168A; US6309069B1; JP3841831B2; JP3902664B2; CN1305440C; US20020122572A1; AU3039297A; CN1221504A; CN1221503A; DE69721537T2; EP0909431B1; KR20000016468A; CN1086572C; EP0922271A1; EP0922271B1; WO1997046978A1; EP0910836B1; DE69717826D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Identifikation von Personen. Sie hat einen besonderen Nutzen in bezug auf Vorrichtungen, die erforderlich sind, um ein Bild der vorderen Merkmale eines Auges aufzunehmen und dem Auge gleichzeitig ein Bild anzuzeigen. Eine derartige Vorrichtung könnte in einer Authentifizierungsvorrichtung verwendet werden, die ein Bild einer Iris eines Benutzers aufnimmt.
Vorrichtungen zum Aufnehmen eines Bildes eines Auges einer Person zum gleichen Zeitpunkt, zu dem eine Anzeige für das Betrachten durch das Auge der Person bereitgestellt wird, sind bekannt. IriScan Inc. vermarktet z. B. eine Authentifizierungsvorrichtung des Systems 2000EACTM. Ein weiteres Beispiel ist die in der internationalen Patentanmeldung WO 92/05736 offenbarte Pupillometer-Vorrichtung.
Die früheren Vorrichtungen umfassen eine Irismuster-Aufnahmeeinheit und eine Identifikationscode-Erzeugungseinheit. Die Irismuster- Aufnahmeeinheit besitzt ein Gehäuse mit zwei Öffnungen. Eine Infrarot-Beleuchtungsquelle ist so angeordnet, daß sie sichtbares und infrarotes Licht durch die erste Öffnung projiziert, um das Auge einer Person zu beleuchten. Eine innerhalb der Vorrichtung installierte Kamera ist so beschaffen, daß ihr Bildfeld durch die zweite Öffnung verläuft. Bei der Verwendung der Vorrichtung blickt die Person durch die zweite Öffnung auf eine Anzeige, die das von der Kamera gesehene Bild reproduziert. Zum gleichen Zeitpunkt wird das Licht von der Beleuchtungsquelle vom Auge der Person durch die zweite Öffnung zur Kamera reflektiert. Die Anzeige erlaubt der Person, ihr Auge so zu positionieren, daß es fokussiert ist und sich in der Mitte des Bildfeldes der Kamera befindet.
In der Praxis ist festgestellt worden, daß der Benutzer oder die Benutzerin sein bzw. ihr Auge innerhalb eines schmalen Entfernungsbereichs von der Vorrichtung positionieren muß, damit eine erfolgreiche Aufnahme eines Bildes des Auges des Benutzers oder der Benutzerin erreicht wird.
In der Europäischen Patentanmeldung 0 126 549 ist ein auf die Netzhautgrube zentrierter Augenhintergrund-Scanner offenbart. Weil die Vorrichtung eine Abtastoptik verwendet, um den Augenhintergrund (die Netzhaut und die Aderhaut) eines Auges zu untersuchen, ist sie komplex und besitzt große Abmessungen.
Die internationale Patentanmeldung WO86/05018 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Identifizieren eines Auges anhand der sichtbaren Merkmale der Iris und der Pupille. Die Vorrichtung umfaßt: einen Glühfaden, um sichtbares Licht zu erzeugen, das auf die Pupille des Benutzers gerichtet ist, um eine gewünschte Einstellung der Größe der Pupille zu bewirken, und zwei andere Lichtquellen, um die Vorderseite des Auges zu beleuchten.
Dies sind zwei der Probleme, an die sich die vorliegende Erfindung wendet, die eine Identifzierungsvorrichtung für die Erzeugung eines Informationssignals schafft, das für die Iris des Auges einer Person charakteristisch ist, wobei die Vorrichtung umfaßt:
ein Gehäuse mit einem Zugangsfenster;
eine Beleuchtungsquelle, die am Gehäuse angebracht und so betreibbar ist, daß sie das Auge über einem Bereich außerhalb der Pupille beleuchtet; und
eine Bildaufnahmevorrichtung, die im Gehäuse angebracht ist, mit dem Zugangsfenster in einer optischen Verbindung steht und so betreibbar ist, daß sie als Antwort auf das Auftreffen von vom Auge reflektiertem Licht von der Beleuchtungsquelle ein Bildsignal erzeugt, das ein oder mehrere Merkmale der Vorderseite des Auges darstellt; und
eine optische Vorrichtung;
wobei sich im Gebrauch sichtbares Licht längs eines ersten optischen Weges durch die optische Vorrichtung zum Auge bewegt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, das vom Auge betrachtet wird, und Licht von der Beleuchtungsquelle, das vom Auge reflektiert wird, sich längs eines zweiten optischen Weges durch die optische Vorrichtung zur Bildaufnahmevorrichtung bewegt;
dadurch gekennzeichnet, daß:
die optische Vorrichtung einen wellenlängenselektiven Reflektor umfaßt, der so beschaffen ist, daß er entweder das Beleuchtungslicht oder das sichtbare Licht in der Weise reflektiert, daß sich im wesentlichen das gesamte Beleuchtungslicht mit einem vorgegebenen Spektrum weiter längs des zweiten optischen Weges zur Bildaufnahmevorrichtung bewegt und ein erheblicher Anteil des sichtbaren Lichts eines anderen Spektrums sich längs des ersten optischen Weges zum Auge bewegt.
Die Begriffe 'optisch' und 'Licht', wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf elektromagnetische Strahlung in den infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, d. h. sie besitzen Wellenlängen im Bereich von 10 nm bis 1 mm.
Da das meiste Beleuchtungslicht des vorgegebenen Typs bei der Bildaufnahmevorrichtung ankommt, erzielt die vorliegende Erfindung eine Anzahl von Vorteilen.
Weil von der Bildaufnahmevorrichtung mehr Licht empfangen wird, kann zuerst die Öffnung der ihr zugeordneten optischen Anordnung verkleinert werden. Dies hat zum Ergebnis, daß die Schärfentiefe der Bildaufnahmevorrichtung vergrößert ist. Folglich werden die auferlegten Beschränkungen, wo das Auge in bezug zu Vorrichtung positioniert werden muß, um ein zufriedenstellend fokussiertes Bild zu liefern, gelockert.
Zweitens kann die Belichtungszeit verringert werden, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, daß die Person bewegungslos bleibt, während des Bild aufgenommen wird.
Drittens erlaubt die vorliegende Erfindung außerdem, daß ein zufriedenstellendes Bild in Situationen aufgenommen wird, in denen wenig Licht verfügbar ist, auf das die Bildaufnahmevorrichtung anspricht. Dies ist vorteilhaft, weil Sicherheitsbetrachtungen das Licht einschränken, das auf das Auge gerichtet werden kann. Es ist außerdem nützlich bei der Verringerung der Leistungsanforderung der Vorrichtung, was besonders vorteilhaft ist in bezug auf tragbare Ausrüstung, die durch Batterien angetrieben wird.
Der Fachleute erkennt, daß die obigen Vorteile einzeln oder in Kombination verwirklicht werden können. Im allgemeinen verbessert die Bereitstellung von mehr Licht für eine Bildaufnahmevorrichtung die Qualität des resultierenden Bildes.
Jede Zunahme in dem Anteil des Benutzerlichts eines vorgegebenen Typs, das auf die Bildaufnahmevorrichtung auftrifft, führt (im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen) zu irgendeiner Verbesserung der Leistung. Es wird jedoch bevorzugt, daß sich mehr als 75% des Benutzerlichts eines vorgegebenen Typs weiter längs des optischen Weges zur Bildaufnahmevorrichtung bewegt.
Außer dem obigen wird dadurch, daß sich das sichtbare Licht im wesentlichen ungedämpft zum Benutzer bewegen kann, die scheinbare Helligkeit der Anzeige vergrößert. Dies bedeutet, daß die Menge der von der Vorrichtung verbrauchten Leistung verringert wird; ein besonders nützliches Merkmal in tragbaren Vorrichtungen. Es wird bevorzugt, daß sich mehr als 75% des sichtbaren Lichts weiter längs des optischen Weges zum Benutzer bewegen.
Ein vorderes Merkmal des Auges könnte die Iris, die Hornhaut, die Lederhaut oder die Augenlider oder eine Kombination aus zwei oder mehr von diesen sein.
Die Vorrichtung kann so beschaffen sein, daß sie vom Benutzer zu seinem eigenen Auge oder zum Auge einer anderen Person oder eines Tieres gebracht wird. Alternativ kann sich die Vorrichtung fest an einem Ort befinden, was erfordert, daß die Person, deren Auge untersucht wird, ihren Kopf entsprechend ausrichtet.
In einigen Fällen könnte das von dem Auge gesehene sichtbare Bild einfach ein Blick durch die Vorrichtung sein. In anderen Fällen stellt die Anzeigevorrichtung das sichtbare Bild bereit oder überlagert eine teilweise Anzeige auf die bereits vorhandene, um das sichtbare Bild zu erzeugen. Dies besitzt den Vorteil, daß zum Zeitpunkt der Verwendung der Vorrichtung dem Auge Informationen bereitgestellt werden können. Anders betrachtet, die Benutzer-Bildaufnahmeeinheit kann betrieben werden, während das Auge die Informationen auf der Anzeige betrachtet.
Ein Beispiel der Verwendung der Vorrichtung umfaßt die Schaffung einer Anzeige, die das Bild zeigt, das von der Bildaufnahmevorrichtung empfangen wird. Dies ist vorteilhaft, weil es der Person erlaubt, ihren Kopf zu bewegen, um die Qualität des aufgenommenen Bildes zu verbessern.
In bevorzugten Ausführungsformen besitzen das sichtbare Licht, das auf das Auge gerichtet ist, und das Licht, das auf die Bildaufnahmevorrichtung gerichtet ist, verschiedene Spektren. Dies bedeutet nicht, daß das auf die Bildaufnahmevorrichtung gerichtete Licht notwendigerweise außerhalb des sichtbaren Bereichs des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Anzeige könnte z. B. unter Verwendung roter, blauer und grüner LEDs erzeugt werden, die Licht in schmalen Spektralbereichen emittieren, wobei die Bildaufnahmevorrichtung sichtbares Licht empfängt, das außerhalb dieser Bereiche aber innerhalb des sichtbaren Abschnitts des elektromagnetischen Spektrums liegt.
In vorteilhaften Versionen dieser Ausführungsformen umfaßt die optische Vorrichtung einen wellenlängenselektiven Reflektor, der wirksam ist, um entweder das sichtbare Licht oder das Licht eines anderen Spektrums zu reflektieren, wobei er den Durchgang des anderen erlaubt. Derartige Reflektoren sind ökonomisch, wobei ihre Verwendung erlaubt, daß die Komponenten der Vorrichtung zweckmäßig angeordnet sind. Die Selektivität kann z. B. unter Verwendung metallischer Beschichtungen oder Beschichtungen aus dielektrischem (dielektrischen) Material(ien) erreicht werden.
Weil das Beleuchtungslicht auf das Auge auftrifft, ist die Vorrichtung bequemer im Gebrauch, falls der vorgegebene Typ des Lichts im wesentlichen aus unsichtbarem Licht besteht.
Vorzugsweise besteht der vorgegebene Typ des Lichts im wesentlichen aus Licht im nahen Infrarot (d. h. es besitzt eine Wellenlänge zwischen 700 nm und 3 um). Dies ist bevorzugt, weil lediglich außergewöhnlich heiße Objekte erhebliche Mengen von Licht in diesem Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittieren und dadurch eine Verzerrung des Bildes bewirken.
Weitere Vorteile werden mit einer optischen Vorrichtung erhalten, die einen 'heißen Spiegel' umfaßt. Ein heißer Spiegel ist eine Vorrichtung, die betreibbar ist, um im wesentlichen alles infrarote Licht zu reflektieren, während sie den Durchgang des sichtbaren Lichts erlaubt. Es wird von den Fachleuten erkannt werden, daß ein 'kalter Spiegel' (der im wesentlichen das sichtbare Licht reflektiert und den Durchgang des infraroten Lichts erlaubt) genauso verwendet werden könnte.
Ein Vorteil der Verwendung einer Beleuchtungsquelle besteht darin, daß sowohl das Spektrum als auch die Richtung des Lichts, das bei der Bildung des Bildes verwendet wird, gesteuert werden können.
Besonders nützliche Ausführungsformen ergeben sich, wenn die Vorrichtung konstruiert ist, um das Bild einer Iris aufzunehmen. Das auf das Auge auftreffende Licht kann unsichtbar sein, wodurch die Vorrichtung im Gebrauch bequem gemacht wird. Außerdem kann die Intensität des Beleuchtungslichts infolge der vergrößerten Menge des Lichts, das auf die Bildaufnahmevorrichtung auftrifft, verringert werden. Dies macht die Vorrichtung im Gebrauch abermals bequemer.
In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung beschaffen, um durch einen Benutzer in eine Betriebsposition getragen zu werden, wobei sie ferner eine Übertragungsvorrichtung umfaßt, die betreibbar ist, um das aus dem Bildsignal abgeleitete Informationssignal zu einer entfernten Vorrichtung zu übertragen. Die Übertragungsvorrichtung könnte eine drahtlose Übertragungsvorrichtung sein, die eine Infrarot-, Ultraschall- oder HF-Kommunikation mit der entfernten Vorrichtung bereitstellt. Die Verwendung der optischen Vorrichtung ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, weil die Leistungsanforderungen der Vorrichtung verringert sind.
Nun werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:
Fig. 1 einen Personal-Computer veranschaulicht, der für den Fernzugriff auf einen gemeinsam genutzten Computer beschaffen ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Iris-Abbildungsvorrichtung ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung ist, die eine mögliche Hardware- Architektur für die Abbildungsvorrichtung veranschaulicht;
Fig. 4 ein Ablaufplan eines Prozesses der Bildaufnahme und -verschlüsselung ist; und
Fig. 5a und 5b Darstellungen sind, die die dem Benutzer bereitgestellte Anzeige veranschaulichen, der sein Auge richtig bzw. falsch ausrichtet.
Fig. 1 zeigt einen Personal-Computer (PC) 10 des Benutzers, der außer seinen normalen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen und zugeordneten Schnittstellen einen Infrarotempfänger 22 und -sender 23 und eine (nicht gezeigte) Infrarot-Signalschnittstellenkarte besitzt. Diese zusätzlichen Komponenten erlauben die Übertragung von Daten zwischen dem PC 10 des Benutzers und einer Bildaufnahmevorrichtung 12.
Der PC 10 des Benutzers ist über ein Modem 14 und eine Telekommunikationsleitung 16 zu einem Zwischen-Leitweg-Computer 18 verbunden, der die Signale vom PC 10 des Benutzers zu einem Server 20 leitet. Der Server 20 kann z. B. zu einer Körperschaft gehören, wobei er Speichermittel besitzt, die Dateien enthalten, die für diese Körperschaft von erheblichem Wert sind. Wenn der Benutzer des PCs 10 jedoch ein Beschäftigter diese Körperschaft ist, dann besitzt die Bereitstellung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem PC 10 und dem Server 20 den Nutzen, daß dem Beschäftigten erlaubt wird, von zu Hause zu arbeiten.
Fig. 2 veranschaulicht die Bildaufnahmevorrichtung ausführlicher. Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 125, das im allgemeinen T- förmig ist, wobei es einen verlängerten horizontalen Tubusabschnitt 130 und einen Griffabschnitt besitzt, der vom Tubus 130 von einer Position zwischen seinen Enden nach unten hängt. Der Griffabschnitt ist im wesentlichen hohl, wobei er an seinem untersten Ende verschlossen ist. Eine Kamera mit ladungsgekoppelter Vorrichtung (CCD-Kamera) 135 befindet sich an der Basis des Inneren des Griffabschnitts. Die Kamera ist eine Schwarzweißkamera, die für sichtbares Licht und Licht im nahen Infrarot etwa gleich empfindlich ist. Vom Ausgang der CCD-Kamera 135 sind (nicht gezeigte) Verbindungen zu einer nach hinten gerichteten Flüssigkristallanzeige (LCD) 170 vorgesehen, die im Inneren der Vorderseite des Tubus 130 angebracht ist. Der Griffabschnitt enthält außerdem eine geeignete elektronische Schaltungsanordnung 180, die im Gehäuse enthalten ist (und die in bezug auf Fig. 2 ausführlicher beschrieben ist).
Im hinteren Ende des Tubus 130 ist ein Fenster 120 gebildet. Eine Augenschale 115 ist am hinteren Ende des Tubus angebracht, wobei sie das Fenster 120 umgibt. Die Augenschale 115 wirkt sowohl als ein Mittel zum Minimieren der Menge des Umgebungslichts, das in die Vorrichtung eintritt, als auch als ein Mittel, um das Auge des Benutzers auf das Fenster 120 auszurichten.
Ein 'heißer Spiegel' 145 (wie er z. B. unter der Katalognummer 35-6681 von Ealing Optics of Greylaine Rd, Watford, UK verkauft wird) befindet sich direkt oberhalb der CCD-Kamera 135. Der Spiegel 145 neigt sich um 45º zur Längsachse des Tubus 130 unten und nach vorn. Der Spiegel ist aus einem Objektträger gebildet, der auf seiner Unterseite eine Beschichtung aus dielektrischen Materialien besitzt. Die andere Seite des Objektträgers ist mit einer reflexmindernden Beschichtung 147 beschichtet. Die Beschichtung 146 aus dem dielektrischen Material ist wirksam, um etwa 80% des Lichts im nahen Infrarot, das auf sie fällt, zu reflektieren, und den Durchgang von etwa 90% des sichtbaren Lichts, das auf sie fällt, zu erlauben.
Eine Leuchtdiode im nahen Infrarot (LED) 150 befindet sich im Inneren des Tubus 130 zwischen dem Spiegel 145 und der Augenschale 115, wobei sie betreibbar ist, um das Auge des Benutzers zu beleuchten. Die Quelle ist auf der Rückseite eines Bildschirms 155 angebracht, um zu verhindern, daß sich Licht direkt von der Quelle 150 über den Spiegel 145 zur Kamera 135 bewegt. Der Tubus 130 trägt außerdem eine intern angebrachte optische Anzeige 185, die eine rote und eine grüne LED umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie sich im Gesichtsfeld des Benutzers befinden.
Ein Infrarot-Sender 130 und -Empfänger 162 (IR-Sender und -Empfänger) befinden sich auf der Vorderseite des Gehäuses 125 und auf einer Linie mit der Längsachse des Tubus 130, wobei eine Auslösetaste 165 im Handgriff enthalten ist, die durch den Benutzer bedienbar ist, um zu steuern, wann das Bild aufgenommen und/oder zum PC 10 des Benutzers übertragen wird.
Die Gesamtgröße der Vorrichtung hängt hauptsächlich von der Größe der Öffnung für das Auge 120 und dem von einem Benutzer der Vorrichtung benötigten Niveau des Komforts und der Leichtigkeit der Verwendung ab. Die Hardware für die Vorrichtung ist auf einem einzelnen ASIC-Chip konstruiert, dessen Größe kein einschränkender Faktor für die Größe der Vorrichtung ist. Bekannte CCD-Kameras können außerdem Abmessungen in der Größenordnung von Millimetern (oder einigen Zehn Millimetern, wenn die Größe des Einbaus der Leiterplatte berücksichtigt wird) besitzen, wobei sie kein einschränkender Faktor für die Größe der Vorrichtung sind.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Anordnung der Hardware-Architektur für die Vorrichtung. Wie bereits dargelegt, ist die Verarbeitungs-Hardware vorzugsweise auf einer einzelnen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) konstruiert. Die Vorrichtung wird durch einen Prozessor 200 gesteuert, der die im ROM 205 gehaltene Software ausführt. Der Prozessor 200 ist über einen Bus 210 mit dem ROM 205, einem Block aus RAM 215 und dem Eingang/Ausgangs- Controller (E/A-Controller) 220 verbunden. Der RAM ist groß genug, um wenigstens ein aufgenommenes Bild eines Auges zu enthalten. Der E/A-Controller 220 ist durch eine geeignete Schaltungsanordnung und geeignete Treiber (die nicht gezeigt sind) mit dem IR-Sender 160 und -Empfänger 162, der CCD-Kamera 135, der Auslöseeinrichtung 165, der LED im nahen Infrarot 150 und der optischen Anzeige 185 verbunden. Die ganze Vorrichtung wird durch eine (nicht gezeigte) geeignete Batterie gespeist.
Der Prozessor 200 ist für die von der Auslöseeinrichtung 165, dem IR-Empfänger 162 und der CCD-Kamera 135 empfangenen Signale empfindlich. Der Prozessor steuert außerdem den IR-Sender 160, die LED im nahen Infrarot 150, den Betrieb der CCD-Kamera und die optische Anzeige 185.
Der Ablaufplan in Fig. 4 veranschaulicht einen möglichen Prozeß für die Aspekte der Bildaufnahme, -verarbeitung und -übertragung eines Benutzer-Validierungssystems. Diese Prozedur enthält die Verschlüsselung, um das Niveau der Sicherheit zu verbessern. Das Verschlüsselungssystem verwendet einen 'öffentlichen Schlüssel', um die Daten zu verschlüsseln, und einen privaten Schlüssel, (der nur dem Empfänger der verschlüsselten Daten bekannt ist), um die Daten zu entschlüsseln.
Im Schritt 300 befindet sich die Abbildungsvorrichtung 12 in einem Zustand, in dem ein Drücken der Auslösevorrichtung erwartet wird, um den Prozeß zu beginnen. Der Benutzer bringt die Abbildungsvorrichtung 12 an sein Auge und drückt die Auslösevorrichtung, wodurch die Erzeugung eines Signals bewirkt wird, das vom Prozessor empfangen wird. Der Prozessor steuert dann den IR-Sender 160, um im Schritt 305 ein Signal an den PC 10 des Benutzers zu senden, um die Kommunikation einzuleiten. Als Antwort sendet der PC 10 des Benutzers eine Rücknachricht zur Abbildungsvorrichtung 12.
Wenn die Rücknachricht im Schritt 315 nicht der von der Abbildungsvorrichtung 12 empfangen wird, z. B. im Ergebnis dessen, daß der PC 10 des Benutzers das erste Signal nicht empfangen hat, leuchtet die rote LED der optischen Anzeige im Schritt 320, um den Mißerfolg anzuzeigen und den Benutzer zu informieren, den Prozeß durch das abermalige Drücken der Auslösevorrichtung 165 neu zu starten.
Wenn im Schritt 315 die Rücknachricht empfangen wird, enthält das Signal vom PC 10 des Benutzers eine Auswahl, welche öffentliche Schlüssel für die Verschlüsselung und welches Iriscode-Format die Abbildungsvorrichtung 12 für die erfolgreiche Übertragung verwenden muß. Im RAM (oder im ROM) in der Abbildungsvorrichtung 12 sind mehrere öffentliche Schlüssel für die Verschlüsselung und mehrere Iriscode-Algorithmen gespeichert, aus denen die Auswahl getroffen werden kann. Der PC 10 des Benutzers überträgt außerdem einen Datums- und Zeitstempel zur Abbildungsvorrichtung 12.
Die Informationen im vom PC 10 des Benutzers übertragenen Rücksignal werden im RAM der Abbildungsvorrichtung 12 für den anschließenden Zugriff gespeichert.
Als nächstes melden im Schritt 325 die Verarbeitungsmittel der Kamera, daß ein oder mehrere Bilder aufgenommen werden sollten. Die von der CCD-Kamera 135 aufgenommenen Bilddaten werden über die obenerwähnte Verbindung zur Anzeige 170 gesendet, so daß die Anzeige 170 das gegenwärtig von der CCD-Kamera 135 empfangene Bild zurückwirft. Das Licht von der Anzeige bewegt sich längs des Weges A durch den heißen Spiegel 145 zum Auge 110 des Benutzers. Das Licht wird durch den Spiegel nur leicht gedämpft (etwa 90% des sichtbaren Lichts werden übertragen). Wenn das Auge des Benutzers oder der Benutzerin richtig auf das Fenster 120 ausgerichtet ist, dann sieht er oder sie eine Anzeige wie diejenige, die in Fig. 5a veranschaulicht ist. Wenn jedoch das Auge des Benutzers oder der Benutzerin nicht richtig ausgerichtet ist, dann sieht er oder sie eine Anzeige wie diejenige, die in Fig. 5b veranschaulicht ist. Der Benutzer oder die Benutzerin kann dann die Position seines oder ihres Auges bezüglich des Fensters dementsprechend ändern.
Die LED im nahen Infrarot 150 beleuchtet das Auge 110 des Benutzers, das Licht von der LED folgt dem Weg B, d. h. es bewegt sich von der Infrarot-LED 150 zu Iris des Benutzers, wo es zum heißen Spiegel 145 reflektiert wird. Beim Erreichen des heißen Spiegels werden 80% des Lichts im nahen Infrarot durch die Oberflächenbeschichtung 146 zur CCD-Kamera 135 reflektiert.
Die Bilder, die aufgenommen werden, werden im RAM 215 gespeichert. Im Schritt 330 bestimmen die Verarbeitungsmittel, ob das gespeicherte Bild oder welches Bild für die Codierung geeignet ist. Wenn keines der einen oder mehreren Bilder geeignet ist, meldet der Prozessor der Kamera, das (die) Bild(er) erneut aufzunehmen.
Der Schritt des Aufnehmens des Bildes enthält die Steuerung der LED im nahen Infrarot 150. Die LED im nahen Infrarot 150 ist mit einer Regelschleife verbunden, wodurch der Prozessor 200 die Lichtintensität der Quelle 150 abhängig von z. B. der Farbe der Iris des Benutzers variieren kann: eine hellblaue Iris reflektiert viel mehr Licht und benötigt weniger Beleuchtung als eine dunkelbraune Iris. Einige aufeinanderfolgend aufgenommene Bilder, ähnlich zu einer Videosequenz, könnten erforderlich sein, damit der Prozessor und die Software die optimale Beleuchtung für das Auge bestimmen, bevor ein geeignetes Bild oder geeignete Bilder erhalten wird/werden.
Es wird vorgeschlagen, daß das Pulsieren der LED im nahen Infrarot 150 wünschenswerter ist als die Verwendung einer kontinuierlichen Quelle, obwohl die Aufnahme des Bildes mit einem Impuls des Lichtes synchronisiert werden müßte, um eine geeignete Beleuchtung zu sichern. Pulsierendes Licht besitzt den Vorteil, daß das Auge des Benutzers im Durchschnitt weniger optischer Strahlung ausgesetzt wird. Eine Impulsquelle verwendet außerdem weniger Energie.
Des Aufnehmen mehrerer Bilder kann außerdem derartige Probleme überwinden, wie z. B. daß der Benutzer zu dem Zeitpunkt blinzelt, zu dem ein Bild aufgenommen wird. Bekannte digitale Signalverarbeitungstechniken können verwendet werden, um festzustellen, welches Bild das beste ist, und um ungeeignete Bilder abzuweisen.
Wenn ein geeignetes Bild erhalten wird, werden die Daten aus dem RAM 215 abgerufen und verarbeitet, um im Schritt 335 unter Verwendung des vom PC 10 des Benutzers im Schritt 315 ausgewählten Iriscode-Erzeugungsalgorithmus einen Iriscode zu bilden. Ein Beispiel des Algorithmus ist derjenige, der im US-Patent 5.291.560 beschrieben ist. Der resultierende Iriscode wird im RAM gespeichert.
Der Prozessor 200 verschlüsselt dann im Schritt 340 unter Verwendung des ausgewählten öffentlichen Schlüssels zusammen mit dem vom PC 10 des Benutzers im Schritt 315 bereitgestellten Datums- und Zeitstempel den Iriscode. Die resultierenden Daten werden im RAM 215 gespeichert. Die codierten und verschlüsselten Daten werden dann im Schritt 345 durch den IR-Sender 160 zum PC 10 des Benutzers übertragen.
Es ist möglich, daß die Schritte der Bildaufnahme, -verarbeitung und -verschlüsselung ohne irgendwelche eingreifenden Schritte des Speicherns der Daten im RAM abgeschlossen werden, d. h. die Verarbeitung erfolgt "fliegend", um die Geschwindigkeit des Betriebs der Vorrichtung im hohen Maße zu vergrößern. Eine derartige Verarbeitung würde jedoch teurere und komplexere Elektronik erfordern.
Falls die Daten vom PC 10 des Benutzers erfolgreich empfangen werden, schickt der PC 10 des Benutzers schließlich im Schritt 350 ein 'Erfolgs'-Signal zur Abbildungsvorrichtung 12 zurück. Als Antwort veranlassen die Verarbeitungsmittel, daß die grüne LED der optischen Anzeige 185 leuchtet, um im Schritt 360 dem Benutzer anzuzeigen, daß die Prozedur erfolgreich gewesen ist. Ein wiederholter Mißerfolg, die Daten zu übertragen, z. B. nach fünf Versuchen, veranlaßt, daß die rote LED der optischen Anzeige 185 im Schritt 355 leuchtet, was dazu führt, daß der Benutzer die gesamte Prozedur erneut beginnen muß.
Ein einfacherer Prozeß als derjenige, der oben beschrieben ist, umfaßt, daß die Abbildungsvorrichtung 12 vorschreibt, welcher der mehreren öffentlichen Schlüssel für die Verschlüsselung zu verwenden ist. Die Auswahl kann unter Verwendung eines Pseudozufallszahlen-Generators in der Abbildungsvorrichtung 12 ausgeführt werden. Falls jeder öffentliche Schlüssel ein Index-Hinweiszeichen besitzt, kann das entsprechende Hinweiszeichen, offensichtlich in unverschlüsselter Form, in den verschlüsselten Daten enthalten sein, um dem PC 10 des Benutzers anzuzeigen, welcher öffentliche Schlüssel verwendet worden ist und welcher private Schlüssel folglich für die Entschlüsselung verwendet werden sollte. Eine Erweiterung für diese Anordnung besteht darin, daß eine neue Menge öffentlicher Schlüssel jedesmal vom PC 10 des Benutzers zur Abbildungsvorrichtung 12 heruntergeladen wird, wenn eine erfolgreiche Transaktionen auftritt. Für den Fachmann werden weitere Möglichkeiten der Verschlüsselung offensichtlich sein.
In der Praxis wird die LED im nahen Infrarot 150 durch den Prozessor 200 (über eine geeignete elektrische Schaltungsanordnung, die nicht gezeigt ist) gesteuert. Der Prozessor 200 steuert, wann die Infrarot-LED 150 aufleuchtet, um das Auge zu beleuchten, entweder als Antwort auf seine eigene Steuer-Software oder als Antwort auf vom PC 10 des Benutzers empfangene Signale. Der Prozessor bestimmt außerdem, wann und unter welchen Beleuchtungsbedingungen der Prozeß der Aufnahme des Bildes auftritt.
Als eine Alternative zum in der obigen Ausführungsform verwendeten heißen Spiegel kann ein kalter Spiegel verwendet werden. Der kalte Spiegel besitzt die gleiche Position und Orientierung wie der heiße Spiegel, er besitzt aber an seiner Unterseite eine andere Beschichtung. Die Beschichtung würde wirksam sein, um das meiste sichtbare Licht zu reflektieren, während sie den Durchgang des Lichtes im nahen Infrarot erlaubt. Die andere Änderung, die in dieser alternativen Ausführungsform vorgenommen wird, besteht darin, daß die CCD-Kamera und die LCD-Anzeige den Platz tauschen.
Es ist zu sehen, wie die oben beschriebenen Ausführungsformen eine optische Vorrichtung schaffen, die mehr Benutzerlicht als bekannte Vorrichtungen zur Kamera lenkt. In den obigen Ausführungsformen führt dies zu dem Vorteil, daß die LED im nahen Infrarot 150 nicht so hell sein muß, wie sie es ansonsten sein müßte. Das bedeutet, daß die Batterie in der Vorrichtung länger hält, und daß weniger Licht zum Auge des Benutzers gelenkt wird, was den Gebrauch der Vorrichtung sicherer macht. Wenn die Helligkeit der LED im nahen Infrarot 150 auf einem Pegel aufrechterhalten wird, der mit bekannten Vorrichtungen konsistent ist, dann wird ein besseres Bild des Auges des Benutzers erhalten. Das zunehmende Licht, das auf die CCD-Kamera fällt, wird zu der Wirkung führen, daß das elektronische Rauschen im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen verringert ist.
Obwohl sich die obige Ausführungsform auf eine tragbare Vorrichtung bezieht, kann die Erfindung außerdem in festen Vorrichtungen angewendet werden. Die oben offenbarte optische Anordnung könnte z. B. in der bekannten Authentifizierungsvorrichtung des Systems 2000EACTM aufgenommen werden. Wenn dies getan würde, könnte die Öffnung der der Kamera in dieser Vorrichtung zugeordneten Optik abgeblendet werden, wobei dadurch die Schärfentiefe der Kamera vergrößert und die Verwendung der Vorrichtung erleichtert wird.
Außerdem würden die Probleme, die den Reflexionen von anderen Lichtquellen als der Quelle der Einheit vom Auge des Benutzers zugeordnet sind, verringert. Die Quelle der Einheit ist so positioniert, um die Reflexionen von der Hornhaut des Benutzers zu minimieren, die dazu neigen, das Benutzerbild zu 'verwaschen'. Die Hornhaut des Menschen ist jedoch im hohen Grade reflektierend, wobei sie das Licht von anderen Quellen stark reflektiert. Normalerweise verursachen diese Quellen unerwünschte Reflexionen von der Hornhaut, wobei sie dadurch die Leistung der Vorrichtung verderben. Die Wirkung der sichtbaren Reflexionen kann erheblich verringert werden, indem das oben beschriebene optische System in der Vorrichtung des Systems 2000EACTM angeordnet wird. Folglich schafft die Aufnahme der oben beschriebenen optischen Anordnung eine verbesserte Leistung beim Vorhandensein irgendwelcher äußerer Lichtquellen, die in ihrer Ausgabe etwas sichtbares Licht aufweisen. Eine zur oben beschriebenen Anordnung ähnliche optische Anordnung kann außerdem in einem Geldautomaten (ATM) enthalten sein.
Der ATM könnte dann die Darstellung eines Irismusters erfordern, das zu dem Irismuster des Kontoinhabers paßt, bevor die Abhebung von Geld von diesem Konto erlaubt wird. Die vorliegende Erfindung würde abermals besonders nützlich sein, weil die vergrößerte Schärfentiefe der Vorrichtung die Verwendung des ATM leichter machen würde.

Claims

1. Identifzierungsvorrichtung für die Erzeugung eines Informationssignals, das für die Iris des Auges (110) einer Person charakteristisch ist, wobei die Vorrichtung umfaßt:

ein Gehäuse (125) mit einem Zugangsfenster (120);

eine Beleuchtungsquelle (150), die am Gehäuse (125) angebracht und so betreibbar ist, daß sie das Auge (110) über einem Bereich außerhalb der Pupille beleuchtet; und

eine Bildaufnahmevorrichtung (135), die im Gehäuse angebracht ist, mit dem Zugangsfenster (120) in einer optischen Verbindung steht und so betreibbar ist, daß sie als Antwort auf das Auftreffen von vom Auge reflektiertem Licht (B) von der Beleuchtungsquelle (135) ein Bildsignal erzeugt, das ein oder mehrere Merkmale der Vorderseite des Auges (110) darstellt; und

eine optische Vorrichtung (145, 146, 147);

wobei sich im Gebrauch sichtbares Licht (A) längs eines ersten optischen Weges durch die optische Vorrichtung (145, 146, 147) zum Auge (110) bewegt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, das vom Auge betrachtet wird, und Licht (B) von der Beleuchtungsquelle (150), das vom Auge (110) reflektiert wird, sich längs eines zweiten optischen Weges durch die optische Vorrichtung (145, 146, 147) zur Bildaufnahmevorrichtung (135) bewegt;

dadurch gekennzeichnet, daß:

die optische Vorrichtung (145, 146, 147) einen wellenlängenselektiven Reflektor (145, 146, 147) umfaßt, der so beschaffen ist, daß er entweder das Beleuchtungslicht (B) oder das sichtbare Licht (A) in der Weise reflektiert, daß sich im wesentlichen das gesamte Beleuchtungslicht (B) mit einem vorgegebenen Spektrum weiter längs des zweiten optischen Weges zur Bildaufnahmevorrichtung (135) bewegt und ein erheblicher Anteil des sichtbaren Lichts (A) eines anderen Spektrums sich längs des ersten optischen Weges zum Auge (110) bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das sichtbare Licht (A) im wesentlichen ungedämpft längs des ersten optischen Weges zum Auge (110) bewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner ein Anzeigemittel (170) umfaßt, das so betreibbar ist, daß es wenigstens einen Teil des sichtbaren Bildes erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Anzeigemittel (170) im Gebrauch so betreibbar ist, daß es das von der Bildaufnahmevorrichtung (135) aufgenommene Bild anzeigt.

5. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der vorgegebene Lichttyp im wesentlichen aus unsichtbarem Licht (B) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Lichttyp im wesentlichen aus Licht (B) im nahen Infrarot besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die optische Vorrichtung (145, 146, 147) einen heißen Spiegel umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei

die Vorrichtung so beschaffen ist, daß sie durch einen Benutzer in eine Betriebsposition getragen wird;

wobei die Vorrichtung ferner eine Übertragungsvorrichtung (160) umfaßt, die so betreibbar ist, daß sie das aus dem Bildsignal abgeleitete Informationssignal an eine entfernte Vorrichtung überträgt.

9. Optische Vorrichtung, die umfaßt:

eine Benutzerbild-Aufnahmevorrichtung (135), die so betreibbar ist, daß sie ein Benutzerbild eines Irismusters eines Benutzers als Antwort auf das Auftreffen von von dem Benutzer reflektiertem Licht (B) aufnimmt; und

eine optische Vorrichtung (145, 146, 147);

wobei sich im Gebrauch sichtbares Licht (A) längs eines ersten optischen Weges durch die optische Vorrichtung (145, 146, 147) zum Auge (110) des Benutzers bewegt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, das vom Benutzer betrachtet wird, und Benutzerlicht (B), das vom Benutzer reflektiert wird, sich längs eines zweiten optischen Weges durch die optische Vorrichtung (145, 146, 147) zur Bildaufnahmevorrichtung (135) bewegt;

wobei die optische Vorrichtung (145, 146, 147) so beschaffen ist, daß sie mit dem Benutzerlicht (B) und/oder mit dem sichtbaren Licht (A) in Wechselwirkung tritt, derart, daß sich im wesentlichen das gesamte Benutzerlicht (B) eines vorgegebenen Typs weiter längs des zweiten optischen Wegs zur Bildaufnahmevorrichtung (135) bewegt und ein erheblicher Anteil des sichtbaren Lichts (A) sich weiter längs des ersten optischen Wegs zum Benutzer bewegt; und

dadurch gekennzeichnet, daß

der vorgegebene Lichttyp (B) sich in bezug auf das Spektrum vom sichtbaren Licht (A) unterscheidet; und

die optische Vorrichtung (145, 146, 147) einen wellenlängenselektiven Reflektor (145, 146, 147) umfaßt, der in der Weise wirkt, daß er entweder das sichtbare Licht (A) oder das Licht eines anderen Spektrums (B) reflektiert und den Durchgang des jeweils anderen Lichts zuläßt.