NL1007096C2

NL1007096C2 - Optical scanner for fingerprints

Info

Publication number: NL1007096C2
Application number: NL1007096A
Authority: NL
Inventors: Jeroen Bresser
Original assignee: Gebroeders Frencken Beheer B V
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 1999-03-24

Abstract

The scanner uses two parallel mirrors (4, 6) mounted in a rotating assembly (2) to direct the laser beam in a circular track over the fingerprint (20)

Description

Opto-mechanisch aftastsysteemOpto-mechanical scanning system

De uitvinding heeft betrekking op een opto-mechanisch aftastsysteem met middelen voor het in twee richtingen aftasten van een proefoppervlak. De uitvinding heeft tevens betrekking op een vingerlijnprofiel identificatie systeem uitgerust met een dergelijk 5 aftastsysteem.The invention relates to an opto-mechanical scanning system with means for bi-directional scanning of a test surface. The invention also relates to a finger line profile identification system equipped with such a scanning system.

Een dergelijk opto-mechanisch aftastsysteem en een dergelijke identificatie inrichting zijn bekend uit WO 97/12340. Een aldaar beschreven opto-mechanisch aftastsysteem omvat twee onderling in tegengestelde richting roterende prisma's waardoor met enkel rotatiebeweging een onderzoek oppervlak kan worden afgetast.Such an opto-mechanical scanning system and such an identification device are known from WO 97/12340. An opto-mechanical scanning system described therein comprises two mutually counter-rotating prisms, whereby a survey surface can be scanned with a single rotary movement.

1 0 Voor bijvoorbeeld vingerlijnprofiel aftasting treden met een dergelijk aftastsysteem voor een goede detectie ontoelaatbaar grote optische fouten, in het bijzonder astigmatisme op. Deze fouten treden in het bijzonder op bij een van de twee, voor een onderzoekvlak aftasting noodzakelijke aftastrichtingen en zijn niet voor beide aftastinrichtingen tegelijk in voldoende mate corrigeerbaar.For such a finger line profile scan, such a scanning system, for good detection, leads to impermissibly large optical errors, in particular astigmatism. These errors occur in particular in one of the two scans necessary for a scanning plane and are not sufficiently correctable for both scanners simultaneously.

1 5 De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen en daartoe heeft een opto- mechanische aftastsysteem van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat het aftastsysteem is uitgerust met een stelsel van twee roteerbaar om een as opgestelde, onderling parallelle spiegels en met een mechanisme voor translatie van het spiegelstelsel in een richting dwars op de rotatie as.The object of the invention is to obviate this drawback and for this purpose an opto-mechanical scanning system of the type mentioned in the preamble according to the invention is characterized in that the scanning system is equipped with a system of two mutually parallel, mirrors arranged about an axis and with a mechanism for translating the mirror system in a direction transverse to the axis of rotation.

20 Door gebruik te maken van een dergelijke aftastsysteem zijn storende optische fouten in hoge mate gereduceerd. In het bijzonder is de storende invloed van astigmatisme in de aftastende bundel geminimaliseerd. Bij onderzoek aan een af te tasten onderzoekoppervlak zoals bijvoorbeeld een vingerlijnprofiel is daardoor een beduidende verbetering in het aftastsignaal gerealiseerd waardoor een snelle en betrouwbare 25 vingerlijnprofiel identificatie kon worden uitgevoerd. De spiegels moeten goed ten op zichte van elkaar zijn gefixeerd en kunnen ook worden gevormd door twee naar elkaar toegerichte spiegelende vlakken van een lichaam. Een dergelijk aftastsysteem is in hoge mate ongevoelig voor trillingen, rotatie as verplaatsing en dergelijke.By using such a scanning system, disturbing optical errors are greatly reduced. In particular, the interfering influence of astigmatism in the scanning beam has been minimized. When examining a scanning surface to be scanned, such as, for example, a finger line profile, a significant improvement in the scanning signal is thereby realized, as a result of which a fast and reliable finger line profile identification could be carried out. The mirrors must be properly fixed relative to each other and may also be formed by two mirror surfaces of a body facing each other. Such a scanning system is highly insensitive to vibrations, rotation axis displacement and the like.

ion7'· · λ 2ion7 'λ 2

In een voorkeursuitvoering is het stelsel van roterende spiegels opgenomen in een module die met behulp van een aandrijf-motor roteerbaar is en is het geheel van het aftastsysteem met bijvoorbeeld een laser als lichtbron en een lenssysteem voor focussering van de laserbundel, in een richting dwars op de lichtbundelweg transleerbaar. Bij voorkeur is 5 de aandrijfmotor voor de rotatiebeweging eveneens in de transleerbare unit opgenomen. In het bijzonder geschiedt de rotatie aandrijving via een magnetische aandrijving / lagering waardoor overdracht van trillingen en dergelijke vanuit de aandrijfmotor op het aftastsysteem zijn vermeden.In a preferred embodiment, the system of rotating mirrors is incorporated in a module which is rotatable by means of a drive motor and the whole of the scanning system with, for example, a laser as the light source and a lens system for focusing the laser beam, in a direction transverse to the light beam path is translatable. The drive motor for the rotational movement is preferably also included in the translatable unit. In particular, the rotary drive is effected via a magnetic drive / bearing, as a result of which transmission of vibrations and the like from the drive motor to the scanning system is avoided.

In een verdere voorkeursuitvoering is het roteerbaar optisch stelsel door middel van 1 0 een spiraalgroeflager gelagerd waardoor een geluids- en slijtarme lagering en daarmede een lange levensduur voor het systeem is gerealiseerd.In a further preferred embodiment, the rotatable optical system is supported by means of a spiral groove bearing, so that a bearing that is low in noise and wear and therefore has a long service life for the system.

In een verdere voorkeursuitvoering zijn de rotatie- en de translatiebeweging in een geïntegreerde aandrijfmotor opgenomen. In het bijzonder is de aandrijfmotor daartoe uitgerust met een holle as voor passage van de aftastende lichtbundel en eventueel ook 1 5 voor montage van het spiegelstelsel en eventuele verdere optische hulpmiddelen.In a further preferred embodiment, the rotational and translational movements are incorporated in an integrated drive motor. In particular, the drive motor is equipped for this purpose with a hollow shaft for passage of the scanning light beam and optionally also for mounting the mirror system and any further optical aids.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding maakt een opto-mechanisch aftastsysteem volgens de uitvinding deel uit van een vingerlijnprofiel identificatie inrichting waardoor een dergelijk identificatie snel en betrouwbaar kan worden uitgevoerd. Voor de sterke reductie van astigmatisme in de aftastende lichtbundel kan in een dergelijk stelsel met 2 0 een verbeterd signaal worden gewerkt waardoor sneller en meer betrouwbaar kan worden gewerkt.In a preferred embodiment according to the invention, an opto-mechanical scanning system according to the invention forms part of a finger-line profile identification device, whereby such identification can be carried out quickly and reliably. For the strong reduction of astigmatism in the scanning light beam, an improved signal can be used in such a system, so that work can be performed faster and more reliably.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont:Some preferred embodiments according to the invention will be described in more detail below with reference to the drawing. In the drawing shows:

Fig. 1 Een aftastsysteem volgens de uitvinding en 2 5 Fig. 2 een uitvoeringsvorm als onderdeel van een vingerlijnprofiel identificatie inrichting.Fig. 1 A scanning system according to the invention and 2 FIG. 2 an embodiment as part of a finger line profile identification device.

Een aftastsysteem als geschetst in figuur 1 bevat een spiegelstelsel 2 met twee spiegels 4 en 6 die zijn opgenomen in een, om lagers 8 roteerbare spiegelmodule 10. Het systeem omvat verder een focusseerlens 12 voor focussering van een uit een laser 14 3 0 tredende laserbundel 16. In een huis 18 kan een lenzenstelsel voor optische correctie zijn 10OH ·> 0 3 opgenomen, bijvoorbeeld een achromatisch lenzenstelsel. In de laserbehuizing is een detectie inrichting 17 voor detectie van de gereflecteerde laserbundel opgenomen.A scanning system as outlined in Figure 1 includes a mirror array 2 having two mirrors 4 and 6 contained in a mirror module 10 rotatable about bearings 8. The system further includes a focusing lens 12 for focusing a laser beam 16 emerging from a laser 14 In a housing 18, an optical correction lens system may contain 10 OH> 0 3, for example, an achromatic lens system. A detection device 17 for detecting the reflected laser beam is included in the laser housing.

Met behulp van dit aftastsysteem wordt een vingerlijnprofiel 20 van een vingertop 21 afgetast waarbij de aftastbundel per rotatie van spiegelstelsel een cirkel aftast. Voor 5 rotatieaandrijving van het spiegelstelsel is een aandrijfmotor 22 opgenomen die via een flexibele band 24 het spiegelstelsel aandrijft. Het geheel van aftastsysteem, lichtbron en aandrijfmotor is door middel van een translatie aandrijving 25 gezamenlijk transleerbaar opgesteld in een huis 26 waarin hier een opening 28 een venster voor bijvoorbeeld het vingerlijnprofiel 20 vormt. De opening 28 is bijvoorbeeld voorzien van een optisch 1 o transparante dragerplaat 30 waarop zich een polymeerlaag 32 bevindt als drager van een af te testen vingerprofiel. De translatie aandrijving kan onafhankelijk van de rotatie of daarmede gekoppeld zijn uitgevoerd.With the aid of this scanning system, a finger line profile 20 of a fingertip 21 is scanned, the scanning beam scanning a circle per rotation of the mirror system. For rotary drive of the mirror system, a drive motor 22 is included which drives the mirror system via a flexible belt 24. The set of scanning system, light source and drive motor is arranged together in a translatable manner in a housing 26 by means of a translation drive 25, in which an opening 28 forms a window for, for example, the finger line profile 20. The opening 28 is provided, for example, with an optically transparent carrier plate 30 on which a polymer layer 32 is located as a carrier of a finger profile to be tested. The translation drive can be independent of rotation or coupled thereto.

In een uitvoeringsvorm als weergegeven in figuur 2 zijn overeenkomstige elementen met overeenkomstige cijfers aangegeven. Het spiegelstelsel, de focusseerlens 12 en de 1 5 lichtbron 14 zijn hier opgenomen in een holle as ruimte 40 van de aandrijfmotor 22 die hier is voorzien van een rotatieschijf 42 die wordt aangedreven door magneetspoelen 44. De geïntegreerde motor is op overeenkomstige wijze als eerder beschreven transleerbaar. In een richting dwars op de rotatie-as van het spiegelstelsel. Het aftastsysteem maakt hier deel uit van een vingerlijnprofiel identificatie systeem waartoe hier een optisch hoogtemeet 2 o systeem 46 bijvoorbeeld in de vorm van een Foucault stelsel met een samengestelde detector of een ander op zich bekend hoogtemeting systeem is opgenomen. Het identificatiestelsel omvat verder een processor 50 voor signaalverwerking van signalen opgenomen met het aftastsysteem, die via een leiding 52 aan de processor doorgegeven worden. Voor het correleren van de aftasting met de signaalverwerking is hier een koppeling 25 54 tussen het aftastaandrijfsysteem en de signaalverwerkingsinrichting opgenomen.In an embodiment as shown in figure 2, corresponding elements are indicated with corresponding numbers. The mirror system, the focusing lens 12 and the light source 14 are here incorporated in a hollow shaft space 40 of the drive motor 22 which here is provided with a rotary disc 42 driven by magnet coils 44. The integrated motor is similar to that previously described. translatable. In a direction transverse to the axis of rotation of the mirror system. The scanning system here forms part of a finger line profile identification system, for which purpose an optical height measuring system 46 is included here, for example in the form of a Foucault system with a composite detector or another height measuring system known per se. The identification system further comprises a processor 50 for signal processing of signals recorded with the scanning system, which are passed to the processor via a line 52. To correlate the scan with the signal processing, a link 54 between the scan drive system and the signal processing device is included.

Hoewel het aftastsysteem in het voorgaande voornamelijk is beschreven aan de hand van een vingerlijn profiel identificatiesysteem, is dit ook uiterst bruikbaar voor bijvoorbeeld het uitlezen van microfilms, voor topografisch onderzoek aan oppervlakken en dergelijke.Although the scanning system has been mainly described above with reference to a finger line profile identification system, it is also extremely useful, for example, for reading microfilms, for topographic research on surfaces and the like.

\{U T ^ v O\ {U T ^ v O

Claims

1 Opto-mechanical scanning system equipped with scanning means for scanning a test surface in two directions with a beam, characterized in that the scanning system for scanning in a first direction is provided with a system of two mutually parallel mirrors arranged about an axis and with a translation mechanism for second direction scanning.

Scanning system according to claim 1, characterized in that the translation mechanism is designed for translation relative to the test surface of at least the mirror system with a light source placed in its rotation axis.

Scanning system according to claim 1 or 2, characterized in that a drive motor is included for rotation of the 1. mirror system and the translation mechanism is equipped for a joint translation of the mirror system, a light source and a drive motor.

Scanning system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a magnetic drive / bearing is included for driving the mirror system rotation.

Scanning system according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror system 1 is mounted by means of at least a spiral groove bearing.

Scanning system according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotation mechanism for the mirror system is integrated in the drive motor.

Scanning system according to claim 6, characterized in that a translatable drive motor for rotation of the mirror system is provided with a hollow shaft as rotation shaft 2. for the mirror system incorporated in a motor housing of the drive motor.

Scanning system according to one of the preceding claims, characterized in that it forms part of a fingerline profile identification device.

Scanning system according to claim 8, characterized in that it is equipped for three-dimensional finger line profile identification with an optical Foucault detection system for measuring 2. local height variations in a finger line profile to be identified. : F: P I 'w / J \ J