ES2303702T3 - Dispositivo para la captacion optoelectronica de huellas digitales de gran extension. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la captación optoelectrónica de imágenes de huellas de partes cóncavas de la piel de gran extensión, en particular de huellas de la mano completa, en el que hay un cuerpo de apoyo óptico con una superficie se apoyo convexa para apoyar las partes de la piel con contacto de gran extensión con la superficie de apoyo para realizar una captación de la imagen a base de una reflexión total interna perturbada, una fuente de luz para iluminar la superficie de apoyo y una trayectoria del rayo lector para transmitir la luz de iluminación reflejada por reflexión total sobre un sensor de imagen, caracterizado porque - el cuerpo de apoyo (1) presenta la forma básica de un cilindro, no necesariamente completo, alrededor de un eje del cilindro (15), presentando la superficie de apoyo (1) una superficie envolvente del cilindro (11) con suficiente dimensión de arco y radio para presentar por lo menos una parte libremente accesible de la superficie envolvente (11) como superficie de apoyo (12) para la parte de piel (2) cóncava de gran extensión, - el cuerpo de apoyo (1) presenta una primera y una segunda superficie frontal (13, 14), con sendos alojamientos (16) de forma cónica dispuesto coaxialmente alrededor del eje del cilindro (16), donde - en el alojamiento (16) de forma cónica de la primera superficie frontal (13) está situada una fuente de luz (31) extendida por lo menos paralela a una línea envolvente del alojamiento de forma cónica (16), y - al alojamiento (16) de forma cónica de la segunda superficie frontal (14) está unida una trayectoria de rayo reproductor (4) que reproduce sobre un sensor de imagen (51) distendido linealmente, una banda (41) de la superficie de apoyo (12) que se extiende en forma lineal a lo largo de una línea lateral de la superficie envolvente (11) del cuerpo de apoyo (1), bajo un ángulo de reflexión total en un plano axial determinado por el eje del cilindro (15) y la banda (41) explorada, y - el sensor de imagen (51) distendido linealmente y la trayectoria del rayo reproductor (4) se pueden girar de modo síncrono alrededor del eje del cilindro (16) del cuerpo de apoyo (1) para captar bandas (41) consecutivas de forma lineal de la reflexión total perturbada en la superficie envolvente iluminada (11) debidas a las partes de piel (2) que se encuentran en contacto con la superficie de apoyo (12) y poderlas componer formando una imagen bidimensional de la parte de piel (2) que está apoyada.

Description

Dispositivo para la captación optoelectrónica de huellas digitales de gran extensión.

La invención se refiere a un dispositivo para la captación optoelectrónica de huellas digitales de gran extensión, en particular para el registro de huellas de la superficie completa de la mano. Tiene aplicación en la captación de características personales destinadas al registro por los servicios de identificación y para la determinación forense de identidades.

En el servicio policial de identificación se toman huellas digitales y huellas de la mano de personas para poder determinar con ellas su identidad. La captación de los dibujos de las líneas papilares de los dedos y de la mano se viene realizando desde hace más de cien años de forma clásica mediante el ennegrecimiento de las correspondientes superficies del dedo o de la mano y subsiguiente impresión sobre papel. Con la disponibilidad de potentes sensores electrónicos y ordenadores se han conocido dispositivos que sirven para el registro electrónico directo de los dibujos sin dar el rodeo a través de la tinta, el papel y el escaneado de la imagen de la huella. Por lo tanto se puede efectuar el registro electrónico de modo considerablemente más rápido y sobre todo con mayor calidad.

Mientras que el registro electrónico de las huellas de dedos individuales (o dicho con mayor exactitud: de las dos falanges superiores de éstos) se ha publicado de múltiples modos, sin embargo para el registro de la palma de la mano se conocen hasta ahora sólo pocas soluciones. Se trata de dispositivos que o bien tienen formato limitado y permiten únicamente la determinación de una parte de la palma de la mano en un solo proceso o de dispositivos que si bien pueden registrar toda la mano en cuanto al formato, sin embargo no alcanzan con suficiente seguridad la calidad de imágenes necesaria para esas aplicaciones.

La memoria descriptiva US 2002/0090147 A1 describe un dispositivo para la captación óptica de los dibujos de la superficie interior de una mano, donde se hace visible como imagen el dibujo de las líneas papilares que descansan sobre una superficie de captación plana de un prisma, mediante reflexión total interna perturbada (FTIR = frustrated total internal reflection). Para ello el prisma de un material óptico macizo (p.ej. cristal) está en posición fija e incorporado en una trayectoria óptica del rayo de reproducción para reproducir la superficie de apoyo de la mano sobre un sensor de imagen. En la trayectoria de los rayos se encuentra un espejo que se puede bascular de forma controlada alrededor de dos ejes, mediante el cual se incrementa la resolución del sensor bidimensional de captación de la imagen gracias a un procedimiento especial con captación múltiple de imágenes y subsiguiente composición de los datos de
imagen.

En este dispositivo resulta inconveniente que las superficies internas de la mano están abombadas de forma más o menos cóncava, y por lo tanto no llegan a ponerse completamente en contacto directo con la superficie de captación, por lo que quedan sin reproducir (es decir en blanco, en vacío) zonas relativamente grandes (generalmente en el centro de la palma de la mano). Se puede poner remedio práctico aplicando presión sobre el dorso de la mano que está colocada. Pero en el caso de la superficie cóncava de la mano esto sólo aporta mejoras en la reproducción hasta un cierto grado, ya que debido a la mayor presión de apoyo en aquellas partes de la mano que antes ya estaban bien apoyadas, las líneas papilares quedan comprimidas, y las zonas comprimidas resultan muy oscuras y pobres de contraste en la imagen resultante y por lo tanto son más difíciles de evaluar.

El documento US 5.038.332 describe un dispositivo para la captación óptica de los dibujos en la superficie interior de una mano. Para ello sirve como apoyo fijo para la superficie de la mano un medio tubo transparente (tubo de vidrio dividido longitudinalmente) con su superficie envolvente. En el interior y mediante una barra luminosa que se extiende linealmente a lo largo de la superficie envolvente se ilumina oblicuamente la superficie envolvente y por medio de una máscara se asegura que solamente en la superficie de asiento exterior de la mano se acople luz dispersa a través de un espejo a una trayectoria óptica del rayo de reproducción. La reproducción de la superficie de la mano en su segunda dimensión se obtiene mediante un giro motorizado del espejo y de un sistema óptico sobre un sensor de imagen esencialmente unidimensional, se lee en forma de imágenes parciales (solapadas entre sí) y se compone para obtener la imagen resultante. El inconveniente es que las líneas papilares apoyadas se hacen visibles y se reproducen por el principio de la luz dispersa, de modo que después de cada vez que se haya apoyado una mano es necesario eliminar totalmente y con precisión los residuos de las segregaciones sudorosas de la mano, para no volver a captar de nuevo luz dispersa de huellas antiguas.

En el documento US 6.175.407 se da a conocer también un dispositivo para la captación óptica de los dibujos de las líneas papilares de la superficie interior de una mano, donde un cilindro de un material óptico macizo (p.ej. vidrio), está apoyado de modo giratorio y donde cerca de sus superficies frontales están dispuestos unos prismas para introducir luz de iluminación bajo un ángulo plano respecto a la superficie envolvente del cilindro macizo y desacoplarla en el lado opuesto en una trayectoria de rayos ópticos de reproducción.

La superficie envolvente del cilindro sirve en este caso como apoyo de respectivamente un tramo de la superficie de la mano que se desenrolla estirada sobre el mismo. Con este dispositivo y aprovechando el principio de la reflexión total perturbada (FTIR) se hace visible a trozos la imagen de las líneas papilares apoyadas y por medio de un sistema óptico se reproduce sobre un sensor de imagen unidimensional. La segunda dimensión de la imagen se explora por medio del giro del cilindro macizo por medio de la mano, y se compone por líneas para obtener la imagen resultante.

Ahora bien, si la mano se pasa demasiado rápidamente por encima de la envolvente del cilindro, es decir si la velocidad angular es superior a una velocidad máxima admisible, entonces el tratamiento de la señal del sensor de imagen no está en condiciones de suministrar los datos de imagen sincronizados con el movimiento de giro, y en consecuencia tampoco se compone correctamente la imagen resultante. Por este motivo están previstos unos sistemas adicionales muy complejos para medir la velocidad angular y para frenar el cilindro si se rebasa su velocidad de rotación especificada.

Existe además el problema fundamental de que la superficie de la mano que está apoyada se ha de mover exactamente sin que haya movimiento relativo entre la superficie de la mano y la superficie del cilindro, con el fin de evitar errores drásticos en la composición de la imagen resultante. En la realización práctica hay otros inconvenientes en cuanto a que plantea considerables dificultades sellar las trayectorias ópticas de la luz en las dos superficies frontales del cilindro giratorio en su paso a los prismas, para impedir que sufran menoscabo por el polvo y la humedad.

Forma además parte del estado de la técnica según la publicación US 2004/0109245 un dispositivo que utiliza un cuerpo óptico cónico para la captación óptica de los dibujos de las superficies interiores de la mano. Para ello se aprovecha también el principio de la reflexión total perturbada (FTIR), al estar dispuesto en un orificio a lo largo del eje de simetría del cono una barra con una iluminación de forma lineal, y la zona de la superficie envolvente cónica iluminada de este modo casi en forma lineal se reproduce hacia abajo sobre un sensor de líneas a través de la superficie plana de la base del cono por medio de un sistema óptico reproductor. El sensor y el sistema óptico están acoplados rígidamente a un disco giratorio, que además está unido fijo con la barra de iluminación de forma lineal, y que mueve los tres componentes conjuntamente alrededor del eje de simetría del cono.

De este modo se va escaneando por líneas la superficie envolvente a lo largo de las líneas envolventes del cono y se emite una imagen de la superficie interior de la mano apoyada sobre éste una sola vez en forma de un número de líneas individuales que corresponden a la superficie envolvente del cono desarrollada en un plano. Pero para pasar la imagen a un formato rectangular es preciso llevar a cabo una transformación de coordenadas y una re-exploración (resampling). Si bien esta operación está determinada unívocamente y se puede describir matemáticamente con relativa facilidad, sin embargo da lugar forzosamente a gradientes de contraste en la función de transmisión de modulación óptica eficaz (MTF). Por este motivo es preciso que la MTF en la imagen bruta suministre un contraste considerablemente superior al que se exige (después de la transformación) por las normas relevantes en la imagen resultante. Por este motivo, los requisitos técnicos relativos al sistema óptico y al sensor son notablemente superiores a lo que son en un dispositivo conforme al principio cilíndrico. Esto significa que la complejidad técnica es por lo tanto considerablemente superior o que en la imagen resultante solamente se puede obtener una clase de calidad de imagen menor (resolución en DPI).

El documento US 5.528.355 da a conocer un sector cilíndrico transparente sobre el cual se apoya la mano para efectuar la captación. La fuente de luz y los sensores están dispuestos en dirección paralela a las superficies laterales ("superficies de sección") del sector cilíndrico, y la captación de la imagen está basada en la reflexión interna total. Salvo a lo referente a la forma de la sección del cuerpo de apoyo transparente, el documento US 5.526.436 da a conocer un dispositivo similar.

La invención tiene como objetivo hallar una nueva posibilidad para la captación del dibujo de las líneas papilares de una mano, donde mediante el apoyo de una sola vez de las superficies de las huellas de una mano permita una captación optoelectrónica total de la imagen, sin utilizar en el caso de una superficie de apoyo con una curvatura ergonómica favorable unas trayectorias de los rayos de iluminación y de reproducción que estén sellados insuficientemente contra las influencias del medio ambiente, o sin tener que aceptar unas pérdidas de resolución o una complejidad electrónica superior para la restitución de las imágenes captadas.

De acuerdo con la invención se resuelve el objetivo mediante un dispositivo para la captación optoelectrónica de la imagen de huellas de partes de piel cóncavas de gran extensión, en particular de huellas totales de la mano, en el que hay un cuerpo de apoyo óptico con una superficie de apoyo cóncava para apoyar las partes de la piel con contacto de gran extensión respecto a la superficie de apoyo para realizar una captación de imagen a base de una reflexión total interna perturbada, una fuente de luz para iluminar la superficie de apoyo y una trayectoria de rayos de lectura para transmitir a un sensor de imagen la luz de iluminación reflejada con reflexión total, caracterizado porque el cuerpo de apoyo tiene la forma básica de un cilindro no necesariamente entero alrededor de un eje del cilindro, presentando el cuerpo de apoyo una superficie envolvente del cilindro con suficiente dimensión de arco y radio para poder disponer por lo menos de una parte libremente accesible de la superficie envolvente como superficie de apoyo para la parte de piel cóncava de gran extensión, porque el cuerpo de apoyo presenta una primera y una segunda superficie frontal respectivamente con un alojamiento cónico dispuesto coaxialmente alrededor del eje del cilindro, donde en el alojamiento de forma cónica de la primera superficie frontal está dispuesta una fuente de luz que se extiende al menos paralela a una línea envolvente del alojamiento de forma cónica y donde en el alojamiento de forma cónica de la segunda superficie frontal está conectada una trayectoria de rayos de reproducción que reproduce en un sensor de imagen de extensión lineal una banda que se extiende linealmente a lo largo de una línea lateral de la superficie envolvente del cuerpo de apoyo bajo un ángulo de reflexión total en un plano axial predeterminado por el eje del cilindro y la banda explorada, y porque el sensor de imagen de extensión lineal y la trayectoria del rayo de reproducción se pueden girar de modo síncrono alrededor del eje del cilindro del cuerpo de apoyo para captar bandas consecutivas de forma lineal de la reflexión total perturbada en la superficie envolvente iluminada, debido a las partes de la piel que están en contacto con la superficie de apoyo, y poderlas componer para formar una imagen bidimensional de la parte de piel que está apoyada.

Como cuerpo de apoyo se emplea ventajosamente un sector cilíndrico, preferentemente de un cuarto a medio cilindro.

Para el giro sincronizado del sensor de imagen y de los elementos de la trayectoria de la reproducción existe convenientemente un tubo que apoya de modo giratorio alrededor del eje del cilindro, estando dispuesto el tubo fuera del alojamiento de forma cónica del cuerpo de apoyo o en un alojamiento cilíndrico que transcurre coaxialmente respecto al eje del cilindro, en el cuerpo de apoyo cilíndrico. Para esta última variante la trayectoria del haz de reproducción está replegada convenientemente al interior del tubo y al alojamiento cilíndrico mediante una superficie de espejo.

Para el giro sucesivo del tubo alrededor del eje del cilindro está previsto convenientemente un motor paso-a-paso para mover la trayectoria del haz de reproducción y el sensor de imagen para la exploración de una serie de bandas de la superficie de apoyo del cuerpo de apoyo.

Si en una variante ventajosa se emplea para la iluminación una fuente de luz lineal, entonces ésta está fijada al tubo de forma rígida y paralela a la superficie del alojamiento de forma cónica en la primera cara frontal del cuerpo de apoyo cilíndrico, y por lo tanto se puede mover alrededor del eje del cilindro, de forma síncrona con la trayectoria del rayo de reproducción.

La fuente de luz de forma adecuada utilizada presenta ventajosamente un difusor dispuesto a continuación para generar sobre la superficie envolvente interior del cuerpo de apoyo y por lo menos a lo largo de una línea envolvente de la superficie de apoyo una iluminación de fondo intensiva. Como fuente de luz adecuada se puede emplear un radiante de superficie dispuesto a lo largo de la superficie del alojamiento de forma cónica del cuerpo de apoyo para iluminar con una iluminación de fondo intensiva en toda la superficie de apoyo la superficie envolvente cilíndrica interior del cuerpo de apoyo.

La fuente de luz es convenientemente una fuente de luz lineal colimada, dispuesta a lo largo de la superficie del alojamiento de forma cónica, giratoria de forma síncrona a la trayectoria del rayo de reproducción, para generar sobre la superficie envolvente interna del cuerpo de apoyo una banda de iluminación de fondo intensiva a lo largo de las líneas envolventes de la superficie de apoyo.

Para reproducir respectivamente sobre el sensor de imagen de extensión lineal una banda de la superficie envolvente cilíndrica del cuerpo de apoyo, la trayectoria del rayo de reproducción presenta por lo menos un sistema óptico de reproducción.

La trayectoria del rayo de reproducción contiene además convenientemente por lo menos un elemento óptico para la corrección de la distorsión perspectiva de la banda de la superficie de apoyo reproducida sobre el sensor de imagen. Esto puede ser convenientemente por lo menos un prisma cuneiforme para corregir al menos parcialmente la distorsión.

En una variante ventajosa, la trayectoria del haz de reproducción presenta dos prismas para la corrección de la distorsión perspectiva y una superficie de espejo para plegar la trayectoria del haz del rayo. Para ello, la superficie del espejo puede ser la de un espejo plano independiente o la superficie especular está aplicada sobre uno de los prismas como superficie posterior reflectante. También es conveniente emplear como superficie especular una superficie posterior de reflexión total de un prisma de vidrio de alto índice de refracción que corrija la distorsión de la imagen. En otra variante para la corrección óptica parcial de la distorsión perspectiva de la reproducción, el primer prisma puede estar integrado convenientemente en el cuerpo de apoyo cilíndrico, para lo cual el ángulo entre la superficie de apoyo y el alojamiento de forma cónica como superficie de salida de la trayectoria del rayo de reproducción es considerablemente mayor que el ángulo de reflexión total y que el ángulo correspondiente del alojamiento de forma cónica por el lado de la entrada del rayo de iluminación.

Igualmente existe la posibilidad de que la trayectoria del rayo de reproducción presente un espejo curvado para la corrección parcial de la distorsión perspectiva y para el plegado de la trayectoria del rayo.

Para evitar la formación de condensación (pero también para reblandecer una piel dura), se disponen convenientemente unos elementos calentadores de gran extensión, preferentemente sobre las superficies limitadoras del cuerpo de apoyo conformado que se forman como superficies de sección planas por la sección de un sector o segmento
cilíndrico.

Igualmente es conveniente si sobre la superficie envolvente exterior del cuerpo de apoyo, fuera de la superficie de apoyo, están dispuestos dispositivos de calibrado y cubiertos por unas capotas protectoras como protección contra el contacto, la contaminación o la luz ajena con el fin de poder calibrar y verificar la trayectoria de los rayos de reproducción.

La invención está basada en la consideración básica de que en interés de una mayor robustez frente al sudor de la mano y al polvo se emplee el principio óptico de la reflexión total perturbada (FTIR) y de que hay que evitar un movimiento relativo de la mano (rodadura) sobre una superficie de captación curvada. De acuerdo con la invención se elige por lo tanto un cuerpo básico de forma cilíndrica fijo, con su superficie envolvente como superficie de apoyo de la mano, y unas superficies frontales achaflanadas cónicas para la iluminación y lectura de respectivamente una banda a lo largo de una línea envolvente de la superficie de apoyo cilíndrica. Para la exploración sucesiva de bandas a lo largo de una multitud de líneas envolventes del cilindro se gira para ello, alrededor del eje del cilindro del cuerpo base, paso-a-paso mediante un mecanismo de giro la trayectoria del rayo de exploración con el sensor de imagen lineal y, en el caso de una fuente de iluminación lineal, también la iluminación. Mediante una sincronización adecuada del movimiento mecánico de escaneado alrededor del eje de cilindro y de la velocidad de la lectura de datos del sensor de imagen se realiza todo el proceso de captación en pocos segundos, de modo que durante este tiempo la mano se puede mantener quieta sin problemas.

Para adaptar de modo ergonómicamente favorable la palma de la mano a la superficie de apoyo cilíndrica basta un sector cilíndrico en cuyo borde de la superficie envolvente continúe una carcasa que sella respecto al entorno exterior el espacio interior del dispositivo óptico de lectura de modo estanco al polvo y al agua.

Con la solución conforme a la invención es posible realizar la captación del dibujo de las líneas papilares de una mano que con un solo apoyo de las superficies de huella de una mano permite obtener una captación de imagen optoelectrónica completa mediante una superficie de apoyo fija cilíndrica y ergonómicamente favorable, que presenta unas trayectorias de rayos de iluminación y de reproducción sellados contra las influencias del medio ambiente. Para ello se puede desarrollar inmediatamente en un plano sin transformación de la imagen la superficie de captación que presenta únicamente ligeras pérdidas de resolución unidimensionales durante la restitución de la captación de la imagen, y representa por lo tanto un acceso directo de la imagen curvada captada optoelectrónicamente al dibujo digital plano de las líneas papilares.

Mediante la aplicación del principio FTIR, que hasta ahora estaba limitado a superficies de captación planas o estaba unido a graves inconvenientes, existen además apenas problemas con el sudor de la mano y el contraste. Además, mediante la exploración sincronizada en el interior del dispositivo óptico debajo de la mano en reposo se evitan los conocidos problemas debidos a la rodadura de la mano que hasta ahora eran usuales.

La invención se describe a continuación con mayor detalle sirviéndose de ejemplos de realización. Los dibujos muestran:

Figura 1: la representación de principio de un cuerpo base para la reflexión total perturbada con superficie de apoyo cilíndrica y alojamientos de forma cónica concéntricos al eje de la superficie de apoyo cilíndrica del cuerpo base,

Figura 2: una vista lateral de cuerpo base de la Fig. 1 con el sector cilíndrico recortado para la definición de una superficie de apoyo suficiente para una palma de la mano y un alojamiento cilíndrico central a lo largo del eje del cilindro,

Figura 3: una vista de principio del conjunto conforme a la invención con un cuerpo de apoyo tal como el indicado en la Fig. 2, pero en forma de un sector cilíndrico realizado como semicilindro, así como una exploración respectivamente a lo largo de líneas envolventes del semicilindro, girándose los elementos de la trayectoria del rayo de reproducción alrededor del eje del cilindro,

Figura 4: una forma de realización de la invención mediante el empleo de un cuerpo de exploración (según la
Fig. 2) y de un espejo plano para replegar la trayectoria del rayo de lectura al interior de un tubo a lo largo del eje del cilindro así como unas cuñas ópticas (prismas) para la corrección completa del error de perspectiva,

Figura 5: una realización de la invención con un cuerpo de apoyo según la Fig. 3, con empleo de un prisma de espejo y un prisma de transmisión para la corrección completa del error de reproducción en perspectiva,

Figura 6: una forma de realización modificada según la Fig. 5, con un prisma de alto grado de refracción en reflexión total y una cuña óptica para la corrección del error de reproducción de la perspectiva,

Figura 7: una forma de realización de la invención conforme a la Fig. 3, con un espejo curvado para replegar la trayectoria del rayo de lectura y corrección parcial del error de reproducción de la perspectiva,

Figura 8: una forma de realización modificada según la Fig. 4, pero sólo con corrección parcial del error de perspectiva mediante el empleo de un sector cilíndrico como cuerpo de apoyo, que presenta un ángulo de inclinación adaptado más abierto del alojamiento de forma cónica para la salida de la trayectoria del rayo de reproducción,

Figura 9: una vista lateral correspondiente a las Fig. 4, 6, 7 u 8 con un sector de cilindro (p.ej. un cuarto de cilindro) como cuerpo de exploración, con dispositivos de calibrado y elementos calentadores,

Figura 10: una vista lateral conforme a las Fig. 3 y 5 con un cuerpo de apoyo en forma de semicilindro, pero que está acortado en el valor del radio del alojamiento cilíndrico, con dispositivos de calibrado y elementos calentadores así como una representación estilizada de una técnica de apoyo especial de la mano.

La invención contiene en su estructura básica y como núcleo del dispositivo de captación optoelectrónico, tal como está representado en la Fig. 1, un cuerpo de apoyo 1 ópticamente transparente de realización especial para la captación de huellas de gran extensión de partes de la piel de los dedos 21 o de la totalidad de la mano 2 (sólo en la Fig. 2). Se trata de un cuerpo de apoyo cilíndrico 1 de un material óptico (vidrio o plástico), en el que por lo menos una parte de la superficie envolvente 11 está prevista como superficie de apoyo 12 para la mano 2, de tal modo que la palma de la mano curvada cóncavamente se adapte a la superficie envolvente cilíndrica 11 del cuerpo de exploración 1.

En las dos superficies frontales 12 del cuerpo 1 y coaxialmente con el eje del cilindro 15 están realizados unos alojamientos 16 de forma cónica, para acoplar o desacoplar respectivamente por una parte la trayectoria de los rayos de iluminación 3 y por otra parte la trayectoria de los rayos de reproducción 4, de modo que se pueda captar la reflexión total perturbada (FTIR), (causada por la mano que está apoyada) respectivamente de una banda 41 (véanse las Fig. 9 ó 10) a lo largo de una línea lateral de la superficie envolvente 11.

En el cuerpo 1, tal como se puede deducir de la Fig. 2 como vista lateral de la Fig. 1, está previsto preferentemente otro alojamiento 17 cilíndrico y concéntrico respecto al eje del cilindro 15, para conducir una trayectoria del rayo de reproducción 4 replegado por los elementos reflectantes (representados sólo en las Fig. 4-8) sobre una unidad sensora de imagen 5 (dibujada sólo en la Fig. 3). De este modo y para realizar una forma de construcción compacta del dispositivo, tal como está representado en las Fig. 4-8, se puede efectuar sin problemas el giro de la trayectoria del rayo de captación replegado 4 y/o de la trayectoria del rayo de iluminación 3, alrededor del eje del cilindro 15, para poder explorar distintas bandas 41 de la superficie de apoyo 12 (como parte de la superficie envolvente 11) progresiva y sucesivamente en dirección circular con la densidad que se desee, y poderlas emitir por la unidad sensora de imagen 5 como serie de filas lineales de pixels.

En el otro alojamiento 17 se puede colocar un tubo 42 (véanse las Fig. 4 a 9) para la fijación alineada y giro conjunto de todos los componentes ópticos de la trayectoria de los rayos de reproducción 4 alrededor del eje del cilindro 15.

Dado que como superficie de apoyo 12 para toda una superficie interior de la mano 2 no se necesita más que la superficie envolvente 11 del semicilindro 19 o aún menos (véanse las Fig. 2, 9 ó 10), se realiza el cuerpo de apoyo 1 preferentemente sólo como sector cilíndrico 18. El sector cilíndrico 18 se forma cortando un cilindro macizo por su eje longitudinal, por ejemplo dividiéndolo para obtener la mitad, un tercio o un cuarto, etc.

Según la representación en sección axial de la Fig. 3, el sector cilíndrico 18 que se forma tiene el aspecto de un prisma con la punta cortada.

La entrada de luz y la lectura de la imagen tienen por lo tanto lugar en la Fig. 3 (y en todas las Fig. siguientes) como en un prisma, pero esencialmente sólo de forma unidimensional para cada plano axial del sector cilíndrico 18, ya que las superficies de entrada y salida son cónicas, al ser superficies envolventes de los alojamientos 16 de forma cónica.

El sector cilíndrico 18 va sujeto fijo en una carcasa del aparato (no representada), donde las sujeciones sellan la superficie envolvente 11 del sector cilíndrico 18 con respecto al espacio interior (por debajo y a los lados de la superficie de apoyo 12), de forma estanca al polvo y protegida contra salpicaduras de agua.

En los alojamientos 16 de forma cónica del sector cilíndrico 18 están dispuestos paralelos a las líneas envolventes cónicas visibles de la sección axial representada de los alojamientos 16 de forma cónica, por una parte una fuente de luz 31 para la entrada de luz para generar una iluminación intensiva del fondo sobre la superficie envolvente interior 11 del sector cilíndrico 18, y por otra parte un sensor de imagen 51 de extensión lineal de una unidad sensora de imagen 5, que dentro de una misma sección axial del sector cilíndrico 18 permiten la exploración de respectivamente una banda 41 de la superficie de apoyo 12 (parte de la imagen envolvente 11 libremente accesible para apoyar la mano) y se pueden mover sucesivamente de modo circular alrededor del eje del cilindro 15 para obtener a partir de las distintas exploraciones por bandas una reproducción coherente de las partes principales de la mano 2 que apoyan sobre la superficie de apoyo 12.

La trayectoria de los rayos de reproducción 9 desde la banda 41 que transcurre paralela a una línea envolvente del sector cilíndrico 18 hasta el sensor de imagen 51 de extensión lineal contiene como mínimo por ejemplo un sistema óptico de reproducción 43, y debido a la considerable distorsión óptica de la reproducción, por lo menos un elemento óptico corrector (en este caso: el prisma 44), para la restitución óptica, al menos parcial, de la reproducción. En el ejemplo indicado según la Fig. 3 y para la corrección adicional (parcial) de la distorsión, ésta está realizada mediante una posición inclinada del sensor de imagen 51 respecto al eje óptico del sistema óptico de reproducción 43, en el sentido de la denominada condición Scheimplug.

Toda la trayectoria de los rayos de reproducción 4 está acoplada a un tubo giratorio 42, cuyo eje de giro coincide con la prolongación del eje del cilindro 15, y que, tal como se muestra en la Fig. 3, sujeta de forma giratoria todos los componentes de la trayectoria de los rayos de reproducción 4 para la transmisión óptica de la reproducción de la banda 41 desde la superficie de apoyo 12 hasta la unidad sensora de imagen 5, y los aloja fijados entre sí. El tubo 42 va apoyado de forma giratoria alrededor del eje del cilindro 15 y se mueve de forma definida paso-a-paso alrededor del eje del cilindro mediante un motor paso-a-paso 16, al menos en la zona del ángulo del sector del cilindro 18. Esto puede ser por una parte un movimiento de giro entre dos puntos extremos o un movimiento de giro continuo, donde fuera del sector cilíndrico 18 cesa la exploración y/o la iluminación.

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La fuente de luz 31 suministra la claridad de fondo usual en la reflexión total perturbada, con un ángulo de incidencia abierto. La iluminación del fondo se refleja por la superficie envolvente 11 del sector cilíndrico 17 (= superficie de apoyo 12 para la mano 2), y se capta linealmente en forma de bandas 41 por la trayectoria de los rayos de reproducción 4, siempre y cuando no haya líneas papilares de la palma de la mano que perturben la reflexión total.

Debido a las líneas papilares de la piel apoyada se perturba parcialmente la reflexión total, por lo que de esos puntos no se reproduce por la trayectoria de rayos de reproducción 4 sobre el sensor de imagen 31 ninguna luz de la fuente de iluminación 31.

En este ejemplo, la fuente de iluminación 31 está adaptada adecuadamente a la forma del alojamiento 16 de forma cónica realizado en la primera cara frontal 12, y alineada en dirección paralela a sus líneas envolventes.

Si la trayectoria de rayos de iluminación 3 contuviese sólo una fuente de luz lineal 33 (lo cual es totalmente suficiente ya que la reproducción solamente se efectúa por bandas), entonces ésta también tendría que estar en comunicación con el tubo 42, de modo giratorio alrededor del eje del cilindro 15, tal como muestra por ejemplo la Fig. 4. En el caso de empleo de una fuente de iluminación lineal se puede hacer también uso ventajosamente de una iluminación dirigida para obtener una iluminación más intensiva de la banda reproducida 41.

Cuando sobre la superficie de apoyo 12 descansa una mano 2 o un dedo 21, se reproduce hacia el interior del tubo 42 sobre un sensor de imagen 51 la imagen de la banda 41 con reflexión total perturbada, a través de un sistema óptico de reproducción 43. El motor paso-a-paso 6 mueve el tubo 42 y todos los elementos fijados al mismo, tales como sistema óptico de reproducción 43, prisma 44 y sensor de imagen 51, de modo síncrono en pequeños pasos angulares hasta unas posiciones discretas. La imagen de la respectiva banda 41 de nuevo ajuste se capta en la posición de reposo del tubo 42 y a continuación se lee sobre el sensor de imagen 51. Durante la lectura, el motor paso-a-paso 6 gira el tubo 42 a la posición de exploración siguiente. Debido al posicionamiento se mueve de modo lateral (circular) la posición de la banda 41 explorada en el campo del objeto, es decir a lo largo de la superficie envolvente (interior) 11 del sector cilíndrico 18. La amplitud de pasos se elige de tal modo que se logre la resolución deseada (p.ej. 1000 ppi) sobre la superficie de apoyo 12.

El tamaño de la superficie de apoyo 12 que se ha de explorar para una mano 2 viene dado como altura por anchura con 203,2 mm x 139,7 mm (8'' x 5,5''). La anchura define por lo tanto la longitud de la banda 41 que se ha de explorar ópticamente a lo largo de la línea envolvente 11 del sector cilíndrico 18, y la altura indica el recorrido de exploración que se ha de barrer en exploraciones sucesivas de bandas 41 en dirección ortogonal a la de las líneas envolventes de la superficie envolvente cilíndrica 11. Dependiendo del radio del sector cilíndrico 18 resulta de ahí el ángulo máximo en el que se ha de girar el tubo 42 para escanear totalmente la "altura" especificada de la superficie de apoyo 12. En el caso de 1000 ppi, el escáner suministra por lo tanto imágenes de 5500 pixels (anchura) x 8000 pixels (altura).

Con un radio de 200 mm se obtienen muy buenos resultados, ya que entonces la superficie de la palma de la mano se puede adaptar bien a la superficie envolvente cilíndrica 11 del cuerpo de apoyo 1. En el caso de radios más pequeños, si bien la palma de la mano se adapta aún mejor, sin embargo aparece entonces un creciente aplastamiento de las partes de la piel que están apoyadas.

Para no poner un listón demasiado alto a los requisitos del sistema óptico de reproducción 43 se trabaja con procedimientos para la corrección de las distorsiones geométricas (en particular de la desigual escala de reproducción en la dirección transversal de la mano 2) y de la falta de uniformidad de la iluminación (intensidad) así como de la distribución de la sensibilidad del sensor de imagen 51. Para este fin se emplea un sensor de imagen 51 que en la dirección de la banda reproducida 41 presenta considerablemente más de los 5500 pixels exigidos, p.ej. 8000 pixels (p.ej. de Eastman Kodak Corp., USA). Entonces se puede efectuar la corrección en tiempo real en un circuito lógico dispuesto directamente a continuación del sensor de imagen 51 y de una conversión A/D acoplada, y que a partir del flujo de datos de pixels de 8000 pixels de longitud de línea genera las longitudes de línea especificadas de 5500 pixels.

En la dirección de rotación de la trayectoria de los rayos de reproducción 4 se trabaja sin corrección de los errores geométricos. El motor paso-a-paso 6 se elige de tal modo que sus pasos de posicionamiento se puedan ajustar suficientemente próximos entre sí y exactos (reproducibles). El error de reproducción en perspectiva de la trayectoria de los rayos de reproducción 4 da lugar a que la reproducción del sensor de imagen 51 a través del sistema óptico de reproducción 43 en la superficie de apoyo 12 (es decir en la superficie envolvente 11 del sector cilíndrico 18) dé lugar a unos pixels más anchos en el lado próximo a la trayectoria de rayos de iluminación 3, y a pixels más estrechos en el lado opuesto. Por lo tanto la MTF depende, en la superficie de apoyo 12, del lugar a lo largo de las líneas envolventes del sector cilíndrico 18. Esta dependencia se puede despreciar si en el peor de los casos, es decir por el lado de la transmisión de los rayos de iluminación 3, la MTF alcanza el valor mínimo requerido. Tales valores mínimos de la MTF están fijados p.ej. en las normas de calidad de imagen de las grandes organizaciones de la policía (como p.ej. el FBI en los USA, la NPA en el Japón), y dentro del marco de la certificación del aparato deberá demostrarse que el aparato las alcanza.

Si como unidad sensora de imagen 5 se emplea un sensor de líneas 52, tal como está representado en la Fig. 4, y se trabaja por ejemplo con un ciclo de pixels de 30 MHz, entonces un escaneado completo de toda la superficie de exploración 12 requiere un tiempo de 2,8 segundos (sin tiempos muertos). El tiempo para la exploración de una banda 41 es de aproximadamente 0,5 ms.

Con unos tiempos de exploración tan cortos de una banda 41, la sensibilidad del sensor de líneas 52 es muy escasa en comparación con los sensores de superficie (tal como se emplean en los escáneres planos). Esto se debería contrarrestar mediante una fuente de luz lineal intensiva 33 (en forma de líneas). Para ello se podrían emplear LEDs de alta intensidad o diodos láser cuya luz además se colima en la dirección de las líneas.

Para aquellos usuarios que presten especial importancia a una MTF uniforme en todo el campo del objeto, se puede corregir también totalmente con medios ópticos la distorsión perspectiva de la reproducción en el sensor de líneas 51.

La Fig. 4 muestra un dispositivo ampliado adecuado para ello que presenta una trayectoria del rayo de reproducción plegado 4 con elementos de corrección. Como cuerpo de apoyo óptico 1 se emplea un sector cilíndrico 18 de un cuarto de círculo, estando representado el sector cilíndrico 18 en el plano del dibujo como sección axial en la que tiene lugar la exploración lineal de la imagen.

La trayectoria del rayo de iluminación 3 comprende en este ejemplo una fuente de luz lineal 33 que tiene antepuesto un difusor 32, que está firmemente unida al tubo 42 y por lo tanto se mueve de modo síncrono con los componentes de la trayectoria del rayo de reproducción 4, de modo que, girando siempre paso-a-paso junto con la reproducción, se ilumina intensivamente una zona estrecha de la superficie envolvente 11 (de la banda 41 que se ha de reproducir) a través del alojamiento 16 de forma cónica del lado de la iluminación. Como fuentes de luz lineales 33 pueden considerarse disposiciones ensanchadas linealmente de líneas de LEDs o de diodos láser.

La trayectoria de los rayos de reproducción 4 está simbolizada por el eje óptico 49 (del sistema óptico de reproducción 43), así como por los rayos marginales A1 y A2 de la banda reproducida 41 de la mano 2, estando situado A1 por el lado de la trayectoria de rayos de iluminación 3, y A2 en el lado opuesto. La distorsión perspectiva debida al gran ángulo de reflexión total parece hacer razonable una restitución geométrica, que puede efectuarse enteramente en la trayectoria de los rayos de reproducción 4 mediante un primer prisma 44 y un segundo prisma 45. Si la corrección de la distorsión no tiene lugar enteramente por vía óptica se puede efectuar también una corrección posterior electrónica (tal como está previsto por ejemplo en las variantes de realización de las Fig. 7 y 8).

En este caso, el tubo 42, como elemento portador para el giro de la trayectoria de los rayos de iluminación 3 y de la trayectoria de los rayos de reproducción 4, se dispone en otro alojamiento 17 del sector cilíndrico 18 que representa cilíndricamente alrededor del eje del cilindro 15 un espacio libre para el tubo 42, debajo del conjunto del cuerpo de apoyo 1 y de forma concéntrica con la superficie envolvente 11.

La reproducción por bandas de la mano 2 que está apoyado se somete a una corrección parcial de la distorsión de la perspectiva por medio del primer prisma 44 antes de que la trayectoria del rayo de reproducción 4 se repliegue al interior del tubo 42 por medio de una superficie especular plana 46, y el segundo prisma 44 se ocupe en este caso de la restitución óptica completa de la reproducción. El segundo prisma 45 se ocupa al mismo tiempo de la alineación de la trayectoria del rayo de reproducción 4 sobre el sistema óptico de reproducción 43, cuyo eje óptico 49 está situado en dirección paralela al eje de simetría del tubo 42 y del eje del cilindro 15 y que reproduce sobre el sensor de líneas 52 la banda lineal 41. Dado que la reproducción tiene lugar sobre un sensor de líneas 52, los dos prismas 44 y 45 pueden estar realizados muy estrechos. De este modo se reducen al mínimo las masas, lo que también es conveniente para los requisitos relativos al accionamiento de giro (motor paso-a-paso 6).

Cuando los dedos 21 o la mano completa 2 descansan sobre la superficie de apoyo 12, se perturba la reflexión total - equivalente a la reproducción de la superficie completa en un prisma de apoyo plano - a lo largo de la línea envolvente actual explorada de la superficie envolvente del cilindro 11 y se capta unidimensionalmente el dibujo claro-oscuro mediante el sensor de líneas 52. Dado que los dos primas 44 y 45 están firmemente unidos al tubo 42, giran juntos con el sensor de líneas 52 y con el objetivo 43 de modo síncrono alrededor del eje del cilindro 15, de modo que se pueden captar de toda la superficie de apoyo 12 imágenes de bandas 41 todo lo próximas entre sí que se quiera a lo largo de la superficie envolvente 11 del sector cilíndrico 17, consecutivas en el tiempo y mediante el giro paso-a-paso del tubo 42.

La disposición de la Fig. 4 permite también una solución alternativa en la que el prisma 44 está dispuesto como segmento circular con incremento radial del grueso, directamente a continuación del alojamiento de forma cónica 15 en un lugar fijo y no se mueve junto con el tubo 42. Esta variante alternativa con prismas fijos 44 da lugar igualmente a una reproducción totalmente corregida geométricamente como la del prisma 44 (dibujada en la Fig. 4) que gira junto con el tubo 42.

La Fig. 5 muestra un cuerpo cilíndrico 1 en forma de un semicilindro 19. En este ejemplo vuelve a utilizarse una fuente de luz lineal 33 que está firmemente unida al tubo 42 y por lo tanto se mueve de modo síncrono junto con los componentes de la trayectoria del rayo de reproducción 4.

En la trayectoria del rayo de reproducción 4 el primer prisma 44 se encuentra dotado en la cara posterior directamente de una superficie especular 46 que preferentemente está aplicada al vacío. El prisma 44 sirve de este modo tanto para la desviación del rayo como de elemento corrector. Todos los demás elementos y funciones están presentes del mismo modo que está descrito con respecto a la Fig. 4.

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La configuración según la Fig. 6 parte de nuevo de un sector cilíndrico 18 que representa aproximadamente un cuarto de cilindro con alojamientos de forma cónica 16 y un alojamiento cilíndrico 17. En esta variante de la invención se fabrica un prisma de reflexión total 47 de un material altamente refringente, y puede realizar tanto una restitución (parcial) de la reproducción como también el plegamiento de la trayectoria del rayo reproductor 4. A diferencia de la Fig. 5, no se necesita en la Fig. 6 una capa especular independiente 46, ya que el material óptico altamente refringente (p.ej. vidrio Flint pesado con n = 1,8) permite una reflexión total en la superficie posterior del prisma 44. Dado que el plegamiento de la trayectoria del rayo reproductor 4 tiene lugar en este caso con un ángulo considerablemente más abierto, el tubo 42 está realizado con mayo diámetro y tiene un eje de giro situado en posición excéntrica a lo largo del eje del cilindro 15, realizando el motor paso-a-paso 6 el movimiento de giro de la trayectoria del rayo de reproducción 4 (incluido el sensor de líneas 52), igual que en los ejemplos anteriores, y en este caso junto con la fuente de luz lineal 33, alrededor del eje del cilindro 15.

La configuración del dispositivo según la Fig. 7 se diferencia de los dispositivos anteriores principalmente porque no tiene lugar una restitución total de la reproducción dentro de la trayectoria óptica de los rayos 4. En este ejemplo, el tubo 42 vuelve a ser giratorio de modo concéntrico con el eje del cilindro 15 y además del eje del sensor de líneas 52 y del dispositivo óptico de reproducción 43 presenta únicamente un espejo curvado 48 para el repliegue de la trayectoria de los rayos 4 y para la corrección parcial de la distorsión de la reproducción. La restante restitución de la imagen puede efectuarse simplemente de modo electrónico.

La trayectoria de los rayos de iluminación 3 presenta además, a diferencia de las Fig. 4 a 6, un radiante superficial 34, que si bien incluye también un difusor 32, sin embargo irradia fijo toda la zona del alojamiento de forma cónica 16 del lado de la iluminación.

La Fig. 8 muestra otra variante de la invención en la que en la trayectoria del rayo reproductor 4 solamente se corrige parcialmente de forma óptica la distorsión de la reproducción. La corrección parcial se consigue en este caso porque en el lado de lectura del cuerpo de apoyo 1 el ángulo \varphi del alojamiento de forma cónica 16 está elegido respecto a la superficie envolvente 11 notablemente mayor que el correspondiente ángulo \gamma en el lado de la trayectoria del rayo de iluminación 3, de modo que por este motivo se compensan parcialmente las diferencias de longitud de recorrido que se producen y la distorsión perspectiva resultante en función del índice de refracción del vidrio empleado. La modificación del ángulo \varphi del alojamiento de forma cónica 16 significa desde el punto de vista óptico un primer prisma 44 directamente adosado al cuerpo de apoyo 1 (si bien de efecto reducido), cuyo resultado de corrección deficiente no se puede compensar suficientemente por el segundo prisma 45. Por este motivo no se consigue aquí una corrección completa. Para ello sería necesario utilizar elementos ópticos adicionales tales como otros prismas, o un espejo curvado 48 (como en la Fig. 7) en lugar de la superficie especular plana 46. La restante restitución de la imagen puede efectuarse entonces sin embargo de forma sencilla por vía electrónica tal como ya se ha mencionado anteriormente.

Para ayudar a la colocación correcta de la mano sobre la superficie de apoyo 12 se puede prever para todas las variantes hasta aquí descritas de la invención un régimen de funcionamiento especial, en el que el tubo 42 da unos pasos angulares mayores (p.ej. 8 veces mayores que en un escaneado "normal"), y además se reúnen cada vez 8 pixels en la extensión longitudinal del sensor de imagen 51 para formar una sola señal de un solo píxel.

La imagen resultante es por lo tanto 8 veces menor en las dos dimensiones: (B) x (H) = 687 x 1000 Pixel, o sea que comprende únicamente 1/64 de la cantidad de datos. Esta imagen reducida se puede leer a una velocidad 8 veces superior y por lo tanto ya está disponible al cabo de 0,35 s. En un régimen de escaneado repetitivo en el que el motor paso-a-paso gira permanentemente el tubo 42 en uno y otro sentido igual que en el movimiento de un limpiaparabrisas, se pueden captar de este modo aproximadamente tres de esas imágenes de resolución reducida por segundo. Mediante la visualización inmediata de estas imágenes sobre una pantalla que esté conectada (que no está dibujada) el usuario dispone por lo tanto de una especie de imagen cuasi en directo para poder controlar el apoyo completo correcto de la palma de una mano humana 2 sobre la superficie de apoyo 12.

En las Fig. 9 y 10 se muestran como vista lateral o sección otras realizaciones de los dispositivos antes descritos, que hacen más reproductible y fiable la aplicación de la invención.

Primeramente se pone el cuerpo de apoyo 1 óptico cilíndrico en contacto con elementos calentadores 7 en sus "superficies de sección longitudinal" (al generar un sector cilíndrico 18 a partir de un cilindro macizo), y de este modo se calienta de forma controlada. El calor de los elementos calentadores 7 se propaga por el cuerpo de apoyo óptico y después de un cierto tiempo de calentamiento da lugar a un calentamiento uniforme de la superficie envolvente 11. Esto sirve para evitar la formación de condensación en el caso de un entorno frío, y mediante el reblandecimiento de la piel dura y la excitación de la segregación espontánea de sudor de la mano 2 que está apoyada favorece la captación de imagen con alto contraste. La Fig. 9 muestra esquemáticamente los elementos calentadores 7 que pueden ser preferentemente elementos calentadores eléctricos regulables (resistencias, transistores o similares), como calentadores de superficie aplicados en toda la extensión sobre las superficies de orientación radial del cuerpo de apoyo 1, que en este ejemplo es un sector cilíndrico de un cuarto de círculo 18.

La Fig. 9 muestra además unidades de calibrado 8 mediante las cuales puede realizarse una comprobación y vigilancia de los parámetros de calidad de la imagen, al estar aplicadas unas marcas de calibrado 81 y 82 en diferentes lugares de la superficie envolvente 11 del sector cilíndrico 18 a ambos lados de la superficie de apoyo 12. Estas marcas de calibrado 81 y 82 pueden contener estructuras de ensayo MTF y campos de ensayo geométricos. Para la protección contra influencias del medio ambiente se cubre cada una de estas zonas con una capota 83 y eventualmente además por la carcasa del aparato (no designada), para lo cual la capota 83 puede ser muy plana y sirve únicamente para que no se puedan tocar las estructuras de ensayo y se puedan reproducir sin falsear por la trayectoria del rayo reproductor 4 sobre el sensor de imagen 51 extendido linealmente.

La Fig. 9 muestra además una variante ventajosa del dispositivo según una de las anteriores Fig. 4, 6, 7 u 8 en una sección donde el cuerpo de apoyo óptico 1 está realizado como sector cilíndrico 18 de un cuarto de círculo. Con una longitud especificada de 203,2 mm (8'') para la superficie de apoyo 12 de la mano 2, la superficie envolvente 11 tiene la correspondiente extensión alrededor del eje del cilindro 15. Esta dimensión de la superficie de apoyo 12 se barre en la zona separada por el giro de vaivén del sensor de imagen 51 (y de la trayectoria del rayo reproductor 4 que aquí sólo queda visible como tubo 42).

Inmediatamente fuera de esta parte del sector cilíndrico 18 están colocadas las marcas de calibrado 81 y 82 sobre la superficie envolvente 11, cubiertas para su protección por las capotas 83. Junto a éstas hay debajo de otras capotas 84 unas superficies de calibrado 85 que se diferencian de las marcas de calibrado 81 y 82 porque debajo de las capotas 84 no se encuentran dibujos de calibrado sino respectivamente sólo una superficie parcial vacía de la superficie envolvente 11, protegiendo las capotas 8 las superficies de calibrado 85 contra el contacto, la suciedad y la luz ajena.

Las superficies de calibrado vacías 85 debajo de las capotas 84 se emplean para determinar la distribución de la intensidad de la iluminación del fondo en forma de líneas. Para ello, cuando el tubo 42 está girado de tal modo que el sensor de imagen 51 "ve" exactamente esta zona, se leen y memorizan los datos de calibrado para poderlos utilizar para la determinación de valores de corrección. Con los valores de corrección se puede corregir una irregularidad de la fuente de luz 31 existente o que surja en el curso de funcionamiento, un sombreado del borde del sistema óptico de reproducción 43 así como una sensibilidad de pixels irregular del sensor de imagen 51.

Para la captación de las marcas de calibrado 81 y 82 se mueve el tubo 42 mediante el motor paso-a-paso 6 (que no se puede ver en la Fig. 9) de tal modo que no solamente se capte la parte situada debajo de las capotas 83 y 84 sino que se realice un escaneado de las zonas cubiertas por las capotas 83 y 84 de uno de los lados sobre la superficie de apoyo 12 hasta las zonas cubiertas por las capotas 83 y 84 del otro lado. El resultado de este escaneado de calibrado independiente da una reproducción bidimensional de las marcas de calibrado 81 y 82. Con unas marcas 81 y 82 correspondientemente realizadas en otros lugares a lo largo de la superficie envolvente 11 que transcurre ortogonal al plano del dibujo), se pueden calcular entonces automáticamente a partir de los datos de la imagen de calibrado una pluralidad de parámetros importantes de la calidad de la imagen. Otras soluciones ventajosas similares se describen en el documento EP 11 01 187 y se incluyen aquí como referencia.

La configuración según la Fig. 10 se puede considerar como la vista lateral de la Fig. 3 y de la Fig. 5, al emplear en este ejemplo de realización un semicilindro 19 como cuerpo de apoyo 1. De este modo aumenta la "altura" disponible de la superficie de apoyo 12, o se puede establecer el mismo tamaño de superficie, p.ej. H x B = 203,2 mm x 139,7 mm (8'' x 5,5'') con un radio menor del semicilindro 19, y por lo tanto con mayor curvatura de la superficie de apoyo 12. En este último caso se obtiene adicionalmente la posibilidad de captar mejor la huella del pulgar de una mano 2 en "posición de agarre". En la Fig. 10 se indica de forma estilizada la correspondiente posición de la mano.

En este ejemplo existe sin embargo una peculiaridad por el hecho de que el sector cilíndrico 18 (en este caso un semicilindro 19) se ha acortado además para ahorrar el alojamiento cilíndrico 17. Esta posibilidad existe también para todos los ejemplos anteriores (incluso en los sectores cilíndricos más pequeños), para lo cual en lugar del alojamiento cilíndrico 17 hay simplemente un corte recto S (paralelo a los dos cantos rectos de la superficie envolvente 11) por crear el espacio necesario para el tubo 42 (u otras sujeciones de forma distinta) para la trayectoria del rayo reproductor 4 que puede girar alrededor del eje del cilindro 15. Para ello sin embargo el corte recto S sólo puede acortar la altura del medio cilindro 19 (o del sector cilíndrico 18) de tal modo que la trayectoria del rayo reproductor 4 durante su movimiento de escaneado giratorio pueda salir siempre todavía fuera del alojamiento 16 de forma cónica. Esto hay que cumplirlo especialmente también fuera de la superficie de apoyo 12 para la exploración de las unidades de calibrado 8, pudiendo sin embargo hacerse accesibles éstas simplemente mediante una colocación adecuada en el espacio de una imagen completa a lo largo de la longitud del cilindro.

Todos los demás detalles de la Fig. 10, tales como los elementos calentadores 76 y las unidades de calibrado 8 están realizadas del mismo modo que se ha descrito anteriormente con relación a la Fig. 9. La única diferencia está en el mayor ángulo de escaneado entre las dos líneas de trazos que encierran la superficie de apoyo 12 libremente accesible y que por lo tanto crean una superficie de apoyo 12 prolongada, que es particularmente adecuada para la forma especial de colocación de la mano 2.

El cuerpo óptico 1 (sector cilíndrico 18 o semicilindro 19) se puede fabricar de vidrio o de un plástico óptico. Para la protección contra los arañazos se aplica un revestimiento, especialmente sobre material plástico, o cuando no se utiliza la superficie de apoyo ésta puede estar protegida completamente con un recubrimiento abombado correspondiente.

Lista de signos de referencia

1

Cuerpo de apoyo

11

Superficie envolvente

12

Superficie de apoyo

13

Primera superficie frontal

14

Segunda superficie frontal

15

Eje del cilíndrico

16

Alojamientos de forma cónica

17

Otro alojamiento (cilíndrico)

18

Sector cilíndrico

19

Semicilindro

2

Mano

21

Dedo

3

Trayectoria del rayo de iluminación

31

Fuente de luz

32

Difusor

33

Fuente de luz lineal

34

Radiante superficial

4

Trayectoria del rayo de reproducción

41

Banda

42

Tubo

43

Sistema óptico de reproducción

44

Primer prisma

45

Segundo prisma

46

Superficie especular

47

Prisma (de vidrio altamente refringente)

48

Espejo curvado

49

Eje óptico

5

Unidad sensora de imagen

51

Sensor de imagen (distendido linealmente)

52

Sensor de líneas

6

Motor paso-a-paso

7

Elemento calentador

8

Dispositivos de calibrado

81, 82

Marca de calibrado

83, 84

Capota

85

Superficie de calibrado

A1, A2

Rayo del borde

S

Area de la sección.

Claims (22)

1. Dispositivo para la captación optoelectrónica de imágenes de huellas de partes cóncavas de la piel de gran extensión, en particular de huellas de la mano completa, en el que hay un cuerpo de apoyo óptico con una superficie se apoyo convexa para apoyar las partes de la piel con contacto de gran extensión con la superficie de apoyo para realizar una captación de la imagen a base de una reflexión total interna perturbada, una fuente de luz para iluminar la superficie de apoyo y una trayectoria del rayo lector para transmitir la luz de iluminación reflejada por reflexión total sobre un sensor de imagen, caracterizado porque

-

el cuerpo de apoyo (1) presenta la forma básica de un cilindro, no necesariamente completo, alrededor de un eje del cilindro (15), presentando la superficie de apoyo (1) una superficie envolvente del cilindro (11) con suficiente dimensión de arco y radio para presentar por lo menos una parte libremente accesible de la superficie envolvente (11) como superficie de apoyo (12) para la parte de piel (2) cóncava de gran extensión,

-

el cuerpo de apoyo (1) presenta una primera y una segunda superficie frontal (13, 14), con sendos alojamientos (16) de forma cónica dispuesto coaxialmente alrededor del eje del cilindro (16), donde

-

en el alojamiento (16) de forma cónica de la primera superficie frontal (13) está situada una fuente de luz (31) extendida por lo menos paralela a una línea envolvente del alojamiento de forma cónica (16), y

-

al alojamiento (16) de forma cónica de la segunda superficie frontal (14) está unida una trayectoria de rayo reproductor (4) que reproduce sobre un sensor de imagen (51) distendido linealmente, una banda (41) de la superficie de apoyo (12) que se extiende en forma lineal a lo largo de una línea lateral de la superficie envolvente (11) del cuerpo de apoyo (1), bajo un ángulo de reflexión total en un plano axial determinado por el eje del cilindro (15) y la banda (41) explorada, y

-

el sensor de imagen (51) distendido linealmente y la trayectoria del rayo reproductor (4) se pueden girar de modo síncrono alrededor del eje del cilindro (16) del cuerpo de apoyo (1) para captar bandas (41) consecutivas de forma lineal de la reflexión total perturbada en la superficie envolvente iluminada (11) debidas a las partes de piel (2) que se encuentran en contacto con la superficie de apoyo (12) y poderlas componer formando una imagen bidimensional de la parte de piel (2) que está apoyada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de apoyo (1) es un sector cilíndrico (18).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo de apoyo (1) es un semicilindro (19).

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque para el giro sincronizado del sensor de imagen (51, 52) y los elementos (43, 44) de la trayectoria del rayo reproductor (4) existe un tubo (42) que apoya de modo giratorio alrededor del eje del cilindro (15), estando situado el tubo (42) fuera del alojamiento (16) de forma cónica del cuerpo de apoyo (1).

5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque para el giro sincronizado del sensor de imagen (51) y de los elementos (43, 44, 45, 46) de la trayectoria del rayo reproductor (4) existe un tubo (42) que apoya de modo giratorio alrededor del eje del cilindro (15), estando situado el tubo (42) en un alojamiento cilíndrico (17) del cuerpo de apoyo (1) que transcurre coaxialmente respecto al eje del cilindro (15).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque la trayectoria del rayo reproductor (4) está replegado al interior del tubo (42) y del alojamiento cilíndrico (17) mediante una superficie especular (46).

7. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por estar previsto un motor paso-a-paso (6) para el giro sucesivo del tubo (42) alrededor del eje del cilindro (15) para mover la trayectoria del rayo reproductor (4) y del sensor de imagen (51, 52) para la exploración sucesiva de bandas de la superficie de apoyo del cuerpo de apoyo.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la fuente de luz (31) es una fuente de luz lineal (33) que va fijada rígida en el tubo (42), pudiendo moverse la fuente de luz lineal (33) paralelamente a la superficie del alojamiento de forma cónica (16) en la primera cara frontal (13) del cuerpo de apoyo cilíndrico (1) y alrededor del eje del cilindro (15) de modo sincronizado con la trayectoria del rayo de reproducción (4).

9. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque a continuación de la fuente luminosa (31) está dispuesto un difusor (32) para generar sobre la superficie envolvente cilíndrica interior (11) del cuerpo de apoyo (1) una iluminación de fondo intensiva, al menos a lo largo de una línea envolvente de la superficie de apoyo.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la fuente de luz (31) es un radiante plano (34) dispuesto a lo largo de la superficie del alojamiento (16) de forma cónica para generar sobre la superficie envolvente interior (11) del cuerpo de apoyo (1) una iluminación intensiva de fondo en toda la superficie de apoyo (12).

11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la fuente de luz (31) es una fuente de luz lineal colimada (33) dispuesta giratoria de modo síncrono a la trayectoria de los rayos de reproducción (4) a lo largo de la superficie del alojamiento (16) de forma cónica, para generar sobre la superficie envolvente interior (11) del cuerpo de apoyo (1) una banda (41) de iluminación intensiva de fondo a lo largo de líneas envolventes de la superficie de apoyo (12).

12. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la trayectoria de los rayos de reproducción (4) presenta un sistema óptico de reproducción (43) para reproducir respectivamente una banda (41) de la superficie envolvente (11) del cuerpo de apoyo (1) sobre el sensor de imagen extendido linealmente (51, 52).

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque la trayectoria de los rayos de reproducción (4) presenta por lo menos un elemento óptico (44, 45) para la corrección de la distorsión de la perspectiva de la banda (41) de la superficie de apoyo (12) reproducida sobre el sensor de imagen (51, 52).

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque la trayectoria de los rayos de reproducción (4) presenta por lo menos un prisma (4) en forma de cuña para la corrección de la distorsión de la perspectiva de la banda (41) de la superficie de apoyo (12) reproducida en el sensor de imagen (51, 52).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque la trayectoria de los rayos de reproducción (4) presenta dos prismas (44, 45) para la corrección de la distorsión de la perspectiva y una superficie especular (46) para el repliegue de la trayectoria de los rayos.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la superficie especular (45) es la de un espejo plano independiente.

17. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la superficie especular (47) está aplicada sobre uno de los prismas (44, 45) como superficie posterior reflectante.

18. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la superficie especular (46) es una superficie posterior de un prisma (47) de reflexión total de vidrio altamente refringente.

19. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el primer prisma (44) está integrado en el cuerpo de apoyo cilíndrico (1), al ser el ángulo (\varphi) entre la superficie de apoyo (12) y el alojamiento (16) en forma cónica como superficie de salida de la trayectoria de los rayos de reproducción (4) considerablemente mayor que el ángulo de reflexión total y que el correspondiente ángulo (\gamma) del alojamiento de forma cónica por el lado de la trayectoria de los rayos de iluminación (3).

20. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque la trayectoria de los rayos de reproducción (4) presenta un espejo curvado (48) para la corrección parcial de la distorsión de la perspectiva y para el replegado de la trayectoria de los rayos de reproducción (4).

21. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque sobre las superficies limitadoras del cuerpo de apoyo (1) en forma de sector cilíndrico (18), que transcurren radialmente, están aplicados elementos calentadores (7) de gran superficie para evitar preferentemente la formación de condensación y para favorecer la segregación de sudor con el fin de aumentar el contraste.

22. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque sobre la superficie envolvente exterior (11) del cuerpo de apoyo (1) y fuera de la superficie de apoyo (12) están dispuestos unos dispositivos de calibrado (8) cubiertos por lo menos con capotas (83, 84) para poder calibrar y comprobar la trayectoria de los rayos de reproducción (4).