DK155242B - Fremgangsmaade og apparat til automatisk aftastning af fingeraftryk - Google Patents

Description

i

DK 155242 B

5 Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art og et apparat til udøvelse heraf som angivet i krav 2fs indledning.

Der kendes forskellige fremgangsmåder til optisk af-10 tastning af en fingers fingeraftryksside for at konstatere identiteten af en person eller for at genkende det karakteristiske papillærmønster på en finger. Aftastningen kan foretages manuelt, og papillærmøn-steret kan karakteriseres ved hjælp af et af de kend-15 te systemer, hvoraf enkelte systemer er digitale, så et mønsters karakteristik kan behandles maskinelt, så snart karakteriseringen er foretaget. Manuel karakterisering er dog meget tidskrævende, idet et fingeraftryk let indeholder 25 karakteristiske detaljer, 20 hvoraf i hvert fald 6-10 detaljer ofte skal karakteriseres, for at få en sikker identifikation.

Man har derfor udviklet forskellige apparater til optisk aftastning af en fingers fingeraftryksside. Dis-25 se apparater har et bevægeligt, optisk organ, der skanderer og aftaster fingeraftrykssiden. Mekanisk bevægelige organer er vanskelige at konstruere, så de ikke fylder for meget, og sådanne apparater kræver desuden regelmæssig vedligeholdelse. Fra USA patent 30 nr. 4.322.163 kendes et fingeraftryk-aftastningsapparat, hvor fingeren føres forbi en ubevægelig aftastningsspalte, men dette sker ved, at fingeren anbringes på en bevægelig slæde. Man har således i dette apparat mekanisk bevægelige dele, som kræver førin-

DK 155242B

2 ger, drivmekanismer, aftastning af bevægelsen m.v., hvorfor apparatet har komponenter, der kræver vedligeholdelse og som medfører, at apparatet ikke kan udføres med så ringe et volumen som ønskeligt.

5

Fra europæisk patentansøgning nr. 45.913 kendes et apparat til ren elektronisk aftastning af fingeraftryk, idet en elektronisk matrix med et stort antal lysfølsomme elementer anbragt i en plan aftaster hele 10 fingeraftrykket ved hjælp af et specielt elektronisk kredsløb, der aftaster alle de lysfølsomme elementer.

For at kunne danne det optiske papillærmønster anvendes et element af silikone-gummi, som er elastisk og deformeres svarende til fingeraftrykket, der herefter 15 belyses gennem et prisme, hvorefter det tilbagekastede lys ved hjælp af en af prismefladerne delvis reflekteres til matrixorganet. På denne måde tabes en del af det reflekterede lys, hvorfor der må anvendes en forholdsvis kraftig lyskilde. Desuden fås et kom-20 pliceret elektronisk kredsløb til aftastning af det meget store antal lysfølsomme elementer.

Formålet med opfindelsen er at angive en fremgangsmåde og et apparat til optisk/elektrisk aftastning af 25 en fingers fingeraftryksside helt uden anvendelse af mekanisk bevægelige organer eller elektroniske organer til erstatning heraf. Desuden er det et formål at frembringe et apparat, der rent fysisk ikke fylder ret meget, således at det kan indbygges i allerede 30 eksisterende apparater, f.eks. telefonapparater, adgangskontrolapparater o.lign.

Dette formål opnås ved at gå frem som nærmere angivet i krav l's kendetegnende del, f.eks. under anvendelse

DK 155242 B

3 af et apparat som nærmere angivet i krav 2's kendetegnende del. I stedet for at skandere og af taste fingeraftrykssiden er det ifølge opfindelsen fingeren, der bevæges under en optisk/elektrisk aftast-5 ning, idet man samtidig med eller umiddelbart før af-tastningen måler fingerbevægelsens hastighed. Alle de kendte apparater aftaster "stationære" fingeraftryk, d.v.s. fingeraftryk, hvor der ingen relativ bevægelse er eller må være mellem fingeren og aftastningsfla-10 den. De stationære metoder kræver en eller anden form for skandering i to retninger vinkelret på hinanden.

Med opfindelsen har man helt undgået skanderingen i den ene retning, idet skanderingen reelt udføres af den person, hvis fingeraftryk skal aftastes. Det er 15 tilstrækkeligt, at aftastningsfladen er transparent ved aftastningsstedet. De punkter langs aflæsningslinien, hvor fingeren berører fladen (toppene af fingeraftrykket) reflekterer lyset forskelligt fra de punkter, hvor fingeren ikke rører fladen. Ved opfin-20 delsen kan man nøjes med en linievis aftastning, idet denne sammenholdes elektrisk med fingerens føringshastighed, hvorved man enten kan genskabe fingeraftrykket ellier identificere og udløse de nødvendige karakteristika.

25

Ved en ensartet friktion mellem fingeren og aftastningsfladen kan man på enkel måde elektrisk synkronisere eller skalere linieaftastningen med føringshastigheden, der vil være tilstrækkelig konstant under 30 aftastningen. Hastighedsmålingen anvendes således til synkronisering eller skalering af aftastningen.

Det er tilstrækkeligt, at aftastningsområdet er transparent ved aftastningslinien. Anvendes der

DK 155242 B

4 f.eks. en aftastningsflade af formstof, f.eks. glas eller kunststof som acryl, kan hele overfladen, undtagen selve af tastningsområdet, belægges med en sort belægning, f.eks. sort maling eller lignende, så 5 uønsket lys eller uønskede reflektioner undgås. Herved fås et apparat der er ufølsomt over for ændringer i lysstyrken m.v. i de omgivelser, hvori apparatet er anbragt.

10 Apparatet kan rent praktisk være udformet som angivet i krav 3?s kendetegnende del. Herved fås et enkelt apparat, hvor den rent fysiske udformning kan ændres på mange forskellige måder, f.eks. afhængigt af, hvor apparatet skal anvendes eller anbringes.

15 Måleorganet i apparatet udformes ifølge opfindelsen fortrinsvis som angivet i krav 4's kendetegnende del.

Man opnår bl.a. herved, at apparatet kan deles i to dele, en del, hvor af tastningen foretages, og en an-20 den del, den elektriske del, hvorfra aftastningen kontrolleres og styres. De to dele kan uden praktiske problemer anbringes i afstand fra hinanden.

Det er klart, at en fremgangsmåde og et apparat iføl-25 ge opfindelsen kan anvendes til mange forskellige formål, men er fortrinsvis udviklet til brug ved adgangskontrol som nærmere angivet i krav 5.

Opfindelsen forklares herefter nærmere under henvis-30 ning til tegningen, der viser en udførelsesform for opfindelsen, idet fig. 1 viser selve aftastningssystemet, og

DK 155242 B

5 fig. 2 viser det elektriske kredsløb hertil.

På tegningen angiver fig. 1 en finger, hvis fingeraftryksside 2 skal aftastes. Fingeren føres i 5 kontakt med en aftastningsflade 3 på en apparatdel 16, der f.eks. er en formet acrylblok eller et lignende transparent materiale. I aftastningsfladen 3 er anbragt et måleorgan 5 for hudmodstand og fingerbevægelseshastighed, og desuden er der vist et af-10 tastningsområde 4 i form af en af tastningslinie. Af-tastningsfladen 3 med måleorganet 5 er udført, så den overalt yder en i det væsentlige ensartet friktion mod fingerens bevægelse, så man uden problemer kan føre fingeren med samme konstante hastighed over må-15 leorganet 5 og aftastningslinien 4. Måleorganet 5 består f.eks. af fem fra hinanden adskilte måletråde af elektrisk ledende materiale nedlagt i overfladen.

Den midterste og de to yderste tråde er forbundet med hinanden og anvendes som reference, f.eks. stelfor-20 bundet, medens de to resterende tråde C og D er koblet til målekredsløbet på fig. 2. Fingerens hastighed måles ved at registrere tidspunkterne Tc og TD, hvor fingeren 1 mister kontakten med henholdsvis anden og fjerde tråd i føringsretningen.

25 I det viste og forklarede eksempel har måleorganet 5 fem måletråde, Det er klart, at der kan anvendes et andet antal måletråde, eventuelt kan hele fladen 3 være belagt med måletråde, alt afhængigt af målemeto-30 den m.v.

Under apparatdelen 16 er der anbragt et aflangt belysningsorgan 6, f.eks. en pinollampe, en tæt række af lysdioder, eller en anden form for langstrakt lys-

DK 155242 B

6 kilde. Belysningsorganet 6 er anbragt vinkelret på føringsretningen på fingeren og er udstyret med en reflektor eller en spalteblænde, så i det væsentlige alt lyset rettes mod aftastningsområdet 4. Belys-5 ningsorganet 6 kan være anbragt ud for apparatdelen 16, som vist på fig. 1, men kan også være anbragt inde i apparatdelen 16, f.eks. i en cylindrisk tværboring.

10 Uden for en lysgennemgangsflade 11 er anbragt et spejl 7, f.eks. et overfladespejl, der kaster reflekteret lys fra hele aftastningsområdet 4 på et optisk/elektrisk aftastningsorgans 9 aktive del 10, der f.eks. er et linieformet fotoarray med f.eks. 256 15 punktformede fotoceller. Linien 4 afbildes på det linieformede fotoarray 10 ved hjælp af et optisk system, der kan omfatte én eller flere linser 8. Det optisk/elektriske organ 9 får tilført styresignaler gennem en ledning B, således at kun én fotocelle ad 20 gangen afgiver et elektrisk signal gennem ledningen A repræssenterende den lysstyrke, cellen er påvirket af. Ad ledningen A fås således et elektrisk analogsignal repræsenterende reflekteret lys fra linien 4, altså en linieskandering af fingerens aftrykssides 2 25 kontaktaftryk mod aftastningsfladen 3.

Hastigheden af fingeren 1 målt med måleorganet 5 anvendes til at synkronisere eller skalere aftastnin-gen.

30

For at undgå falske reflektioner og for at kunne anvende så svagt et belysningsorgan 6 som muligt, er hele apparatdelen 16 malet matsort, undtagen på aftastningsområdet 4 og på lysgennemgangsfladen 11.

DK 155242 B

7

Ved at ændre på spejlet 7, kan aftastningsområdet 4 flyttes, f.eks. så det bliver placeret ret tæt ved hastighedsmåleorganet 5. Eventuelt kan aftastnings-5 linien 4 anbringes mellem to af måletrådene, f.eks. mellem de to sidste i fingerens føringsretning.

På tegningens fig. 2 ses et skematisk blokdiagram over det elektriske kredsløb. Øverst til venstre ses 10 af tastnings fladen 3 med måleorganet 5 og de to måle ledninger C og D. Trådene C og D er f.eks. påtrykt en 10 kHz firkantspænding, så problemer med støj og netbrum undgås. Trådene C og D er koblet til hver sin brokobling, og fingerkontakten detekteres, ved at 15 broen bringes ud af balance, når fingeren berører tråden. Man måler tidspunkterne Tc og TD, når fingeren slipper den respektive tråd, og tidsforskellen anvendes som udtryk for fingerens bevægelseshastighed. Samtidig hermed måler kredsløbet 12 hudmodstan-20 den to gange, d.v.s. mellem henholdsvis tråd C og D og de forbundne andre tre tråde. Resultatet af målingen af hudimpedansen eller hudmodstanden og de målte tidspunkter Tc og TD føres til et styre- og omsætterkredsløb 14, der også indeholder strømforsy-25 ningen til de forskellige kredsløb og belysningsorganet 6.

Aftastningsorganet 9 er via en forstærker 13 koblet til styre- og omsætterkredsløbet 14, der bl.a. ved 30 hjælp af impulserne fra en takt-generator, foretager den nødvendige styring, signalbehandling og digitalisering af måleresultaterne fra fotoarrayet 10, og sender de digitale måleresultater til et binært lager 15, f.eks. et 256 x 256 x 1 bit lager, som netop kan 8

DK 155242 B

rumme ét komplet fingeraftryk. Det er klart for en fagmand på området, at andre størrelser og former for lagerkredsløb kan anvendes. Fra lageret 15 kan det digitaliserede fingeraftryk videresendes til da-5 tabehandling sammen med et eventuelt nødvendigt syn kroniseringssignal .

Selve databehandlingen af det lagrede fingeraftryk er ikke en del af opfindelsen og skal derfor ikke omta-10 les nærmere.

Det er klart for en fagmand på området, at det elektriske kredsløb vist på fig. 2 kan udformes og opbygges på en lang række forskellige måder, og at kreds-15 løbet i øvrigt kan samensættes af almindelig kendte kredsløb under opnåelse af den ønskede funktion.

20 t

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til automatisk aftastning af fingeraftryk ved optisk aftastning af en fingers fin-5 geraftryksside, medens fingeraftrykssiden er presset mod en transparent aftastningsflade, hvor papillær-mønsteret aftastes linievis, når fingeraftrykssiden bevæges relativt i forhold til en aftastningslinie under samtidig måling af den relative bevægelseshas-10 tighed, hvorhos det aftastede signal omsættes til et elektrisk signal, kendetegnet ved, at fingeren føres henad en faststående aftastningsflade på en sådan måde, at der ved kontakt mellem fingeren og fladen dannes et optisk papillærmønster svarende 15 til et fingeraftryk, at hele aftastningsfladen er udformet, så den giver i det væsentlige samme friktion mod fingeren og at hastigheden måles umiddelbart før eller samtidig med, at fingeraftrykket aftastes.

2. Apparat til automatisk aftastning af fingeraftryk ifølge krav 1 ved optisk aftastning af en fingers fingeraftryksside omfattende en transparent aftastningsflade (3), et måleorgan (5) for fingerens føringshastighed i forhold til aftastningsfladen og 25 med et af tastningsområde (4), hvortil der hører et belysningsorgan (6), et optisk system (7,8) og et elektrisk/optisk linievis aftastende aftastningsorgan (9), der afgiver et elektrisk signal (A) som funktion af fingeraftrykket, kendetegnet ved, at 30 aftastningsfladen (3) er faststående og har et retlinet område (4) på tværs af føringsretningen for fingeren og indrettet til linievis aftastning af fingeraftrykket, efterhånden som fingeren føres henad og i kontakt med området og at måleorganet (5) er an- DK 155242 B bragt på aftastningsfladen (3) og måler fingerens føringshastighed umiddelbart før eller samtidig med, at fingeraftrykket aftastes, hvorhos aftastningsfladen er udformet, så den har i det væsenlige ensartet 5 overfladefriktion på hele fladen.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at belysningsorganet (6) er en langstrakt lyskilde, eventuelt med reflektor eller spalteblænde, at 10 det optiske system omfatter fokuseringsmidler (8) og eventuelt afbøjningsmidler (7), så aftastningsområdet (4) afbildes på det elektrisk/optiske aftastningsorgans (9) aktive del, der består af en række i det væsentlige punktformede fotodioder (10) koblet i et 15 elektrisk kredsløb, der får tilført styresignaler (B), så fotodioderne aftastes successivt.

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, kende tegnet ved, at måleorganet (5) består af et 20 antal elektriske ledere adskilt fra hinanden og anbragt på tværs af føringsretningen i aftastningsfla-dens (3) overflade, hvorhos der mellem nogle af lederne påtrykkes en spænding til bestemmelse af fingerens føringshastighed, idet man aftaster tidspunkter-25 ne, når fingeren opnår eller mister elektrisk kontakt med lederne, og tidsforskellen anvendes til hastighedsbestemmelsen.

5. Anvendelse af apparat ifølge ethvert af kravene 2 30 til 4 til adgangskontrol til lokaler eller til betjening af apparater.