NO880371L - Direkte fingeravlesning. - Google Patents

Abstract

Teknikken for optisk å avsøke en ffBger (F) til å frembringe et flngeravtrykkbllde Involverer å plassere flngeroverflaten som skal optisk avsøkes slik at den frilegges, og 1 særdeleshet Ikke presses mot en presseflate. En slisse-lysstråle (16) langs lengden av den fremre delen av fingeren blir omkretsmesslg dreiet om en akse (X-X) om det nominelle senter for fingeren. En reflektert sllsselysstråle (22) bærer modulasjons-lnformasjon som fokuseres på en lineær rekke av fotoelektrlske transdusere (12) til å gl fingeravtrykk-blldet. Det utspørrende lyset ' er koherent, 1 alt vesentlig kollImert lys.Planet for den spørrende sllsselysstrålen og planet for den reflekterte, modulerte sllsselysstrålen er koplanare, hvorved etableres et belysnlngsplan. Belysningsplanet er parallelt med fingerens akse og dreies om den aksen (X-X) under det utspørrende avsøket. Belysnlngsplanet er svakt forskjøvet fra rotasjonsaksen og det Innfallende lyset 1 belysnlngsplanet støter mot f lngeroverf laten med en akse som er noe vekk fra normalen. Dette forskjøvne og vekk-fra-normalen Innfall skaper todimensjonal skygging. Flngeroverflaten som utspørres plasseres noe vekk fra objektplanet for den nedstrøms anbragte fokuserlngsoptlkk for derved å skape en konstruktiv og destruktiv lnterferenseffekt på. Mldeplanet som defineres av transduseren (12).

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte samt apparat for generering av et optisk fingerbilde, og nærmere bestemt en fremgangsmåte samt apparat for generering av et optisk fingerbilde fra en avsøkning av et fingerobjekt uten bruk av en presseplate.

Fingeravtrykkapparater som er i stand til å generere et flngeravtrykkbllde som kan kodes i maskinlesbare maskiner er kjent innenfor teknikken. Eksempler på slike apparater er beskrevet i US-patent 4.322.163. Dette apparat genererer et flngeravtrykkbllde under anvendelse av i alt vesentlig kollimert lys som en spørrende lysstråle som forskyves over en presseplate på hvilken fingeren understøttes. Fingeren på presseplaten modulerer den spørrende lysstrålen til å gi en reflektert lysstråle som har fingeravtrykkinformasjon. Optisk avsøkningsmidler anvendes som bevirker den spørrende lysstrålen til å avsøke fingeravtrykkobjektet som bæres av fingeren på presseplaten. Den modulerte lysstrålen billed-dannes på en rekke av foto-elektrisk transdusere for å gi en rekke av utgangssignaler som indikerer den modulerte informasjonen. Utmatningen fra rekken blir seriemessig utspurt på suksessive avsøkningsposisjoner for å tilveiebringe et sett av signaler som inneholder fingeravtrykkinfor-mas jon .

Innenfor teknikken med optisk fingerbildebehandling, er det ønskelig å holde systemet så rimelig som mulig og størrelsen av systemet så liten som mulig, samtidig som det sikres at påliteligheten av systemet opprettholdes. For å få et brukbart flngeravtrykkbllde, må bakgrunnssignalet holdes så lavt og så stabilt som mulig. Dessuten må der være en høy oppløsning med hensyn til fingeravtrykkobjektet. Tidligere kjente apparater, selv om de tilveiebringer et pålitelig system med høy oppløsning og styrt bakgrunnssignal, anvender presseplater på hvilken den finger som avsøkes blir under-støttet. Selv om presseplatene hjelper til å styre bakgrunnssignalet og hjelper til med oppløsningen, skaper de også problemer. Ved bruk vil avsetninger av olje, fett og skitt bygge seg opp på presseplaten og påvirke fingeravtrykkbildet. Dessuten forvrenger trykket av en finger mot presseplaten fingeravtrykkobjektet og forvrengningen er noe forskjellig hver gang fingeren påføres presseplaten.

Disse forvrengninger oppstår p.g.a. minst situasjonstyper. Der er en tendens til at åsene legger seg tett over dalene i de høyere frekvenspartier av en finger når fingeren trykkes mot en presseplate. Plasseringen av en finger på en presseplate krever bevegelse av fingeren langs presseplaten til en forutbestemt posisjon og dette frembringer en sklid-fast-hengningsforvrengning p.g.a. friksjonen mellom fingeren og presseplatens overflate. En tredje type av forvrengning er latent bildeforvrengning som oppstår fra de latente bilder som etterlates at de tidligere påføringer av en finger på en presseplate. En fjerde forvrengningstype opptrer p.g.a. samvirket mellom fingerolje og presseplaten. Denne siste forvrengning er særlig alvorlig med fingre som genererer en stor grad av fingerolje. Samtlige av disse forvrengnings-situasjoner har tendens til å være ikke-gjentagbare, slik at fingerbildet varierer slik som mellom påføring av den samme fingeren på en presseplate. Dette kompliserer analyse og krever relativt kostbar behandling for å kompensere for disse forvrengninger.

US-patent 3.614.747 omhandler et fingeravtrykkapparat som anvender vanlig lys til å avsøke et parti av en finger gjennom en slisse. Dette kjente apparat anvender og må anvende en punktbelysning for å holde bakgrunnslysnivået (dvs. basislinjen i det elektriske signalet) så lavt som mulig. Ifølge patentet anvendes en skyggingsteknikk for å generere dif f erensialbelysning av åser og daler ved hjelp av å avsøke et utspørrende lyspunkt langs en enkelt slisseaper-tur.

Det er formålet med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et optisk fingerbildebehandlingsapparat som frembringer nøyaktige fingeravtrykkbilder uten å anvende en trykkplate.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en slik anordning som unngår å overskygge bildesignalet med basislinjesignalet.

Det er ytterligere et formål å tilveiebringe en slik anordning som er relativt rimelig, pålitelig og gir et bilde som kan gjentas.

Nok et ytterligere formål er å tilveiebringe et slisseapparat som er relativt lite i størrelse.

Det er formål med denne oppfinnelse å tilfredsstille de forskjellige formål som er angitt ovenfor i en anordning som vil være effektiv med det brede området av flngeroverflater som eksisterer i befolkningen, innbefattende fingre hvor dalene er grunne og fingre hvor dalene er dype og innbefattende fingre hvor åsene er ganske smale og fingre hvor åsene er relativt brede. Figur 1 er et optisk og mekanisk riss over anordningen ifølge oppfinnelsen og som viser en finger i stilling som utspørres av en lysstråle 16. Figur 2 er en delvis illustrasjon av apparatet i figur 1 når man ser inn i fingertuppen. Figur 2 illustrerer, i overdrevet form, forskyvningen det mellom belysningsplanet og rotasjonsaksen for den optiske utspørrende og detekterende enheten. Figur 3 er en skjematisk, idealisert fremstilling av det typiske forholdet mellom åssonene R og dalsonene V for en finger uten forvrengning.

I korte trekk muliggjør anordningen ifølge denne oppfinnelse direkte ledning av overflaten av en finger med en koherent kollimert spørrende lysstråle. Lysstrålen som reflekteres fra flngeroverflaten som utspørres av den koherente lysstrålen vil inneholde fingeravtrykkinformasjon. Denne reflekterte lysstrålen er innfallende på en lineær rekke av fotoelek-triske transdusere. Således, ved et hvilket som helst tidsøyeblikk, blir kun en tynn linje over fingeren avbildet på den lineære rekken av transdusere. Følgelig behøves en tynn slisse av den spørrende lysstrålen for å frembringe bildedannelse på transduserrekken. Således formes den spørrende lysstrålen av sylindriske stråleformingslinser til en flat planlignende stråle som treffer fingeren som en slisse av lyset. Planet for den spørrende lysstrålen og planet for den reflekterte modulerte lysstrålen er ko-planar. Utspørringslinjen er i grove trekk parallell med aksen for fingeren som utspørres.

Den ko-planare spørrende lysstrålen og den reflekterte modulerte lysstrålen danner et belysningsplan. Dette belysningsplan avsøkes rundt fingeren i en omkretsmessig retning som er perpendikulær på belysningsplanet. Det optiske avsøket involverer rotasjon av belysningsplanet for derved å holde belysningsplanet parallelt med den forutbestemte akse, hvilken akse er den nominelle aksen for en idealisert sylindrisk finger.

Rotasjonen av belysningsplanet rundt fingerens overflate gir et utmatet bilde som er ekvivalenten til en full utrulling av et fingeravtrykk i en fingeravtrykk sverte-teknikk. Følgelig er rotasjonsbuen for den optiske spørrings- og deteksjonsen-heten tilstrekkelig til å gi dette fulle rullede fingerbildet.

Det er på grunn av denne rotasjon av belysningsplanet rundt overflaten av en finger som ikke understøttes på en presseplate at der kreves ko-planaritet mellom den spørrende lysstrålen og den reflekterte modulerte lysstrålen. Ettersom f lngeroverf laten ikke er en jevn sylinder, ville der være vesentlig geometrisk forvrengning av bildet på rekken i løpet av avsøket. For å være sikker på at den langsgående linjen langs fingeren som utspørres fremkommer på den lineære rekken av transdusere, er det nødvendig at utspørringsplanet og det reflekterte modulerte planet er samme.

En laserdiode gir en koherent lysstråle som er formet til et i alt vesentlig kollimert utspørringslysplan ved en sammen-stilling av sfæriske og sylindriske linser. Den utspørrende lysstrålen avsøkes over fingeren til å utspørre den delen av fingeren som strekker seg forbi støtten og til å frembringe den reflekterte lysstrålen som har fingeravtrykkinformasjon. Innenfor belysningsplanet er den kollimerte spørrende lysstrålen i en vinkel relativt en linje som er normal på overflaten av fingerens om utspørres. Innenfor belysningsplanet treffer de spørrende lysstrålene således overflaten av fingeren med en vinkel som avviker litt fra normalen. I tillegg er belysningsplanet forskjøvet litt fra rotasjonsaksen for derved å sikre at belysningsplanet ikke er helt perpendikulært på fingerens overflate ved utspørringslinjen. Kombinasjonen av vinkelen rekker fra normalen innenfor belysningsplanet og forskyvningen av belysningsplanet fra den nominelle aksen for fingeren, sikrer at der vil være skyggedannelse i to dimensjoner.

Det optiske systemet, innbefattende laserdioden, den spørr-ende strålen, strålen som danner linser, transduserrekken og den fokuserende linsesammenstillingen som fokuserer et bilde på transduserekken er alle montert på en plattform som roterer om den nominelle aksen for fingeren, for derved å gi et avsøk som kan gå fra negl til negl.

Virkningen av forskyvningen mellom belysningsplanet og fingeraksen er å gi et skyggingsresultat langs en omkrets-linje rundt fingeren. Dette er tilsvarende skyggedannelsen på en aksiell eller langsgående linje langs fingeren skapt av lysinnfallet vekk fra normalen innenfor belysningsplanet.

Det som er blitt observert ved testing av denne oppfinnelse for å minimalisere og maksimalisere skyggedannelse, er at der er to fenomener som forsterker hverandre til å gi et et signifikant bilde for et bredt område av flngeroverflater.

De to fenomenene som anordningen ifølge denne oppfinnelse synes optimalt å anvende, for derved å gi meningsfull bildedannelse over det brede området av fingre som eksisterer i befolkningen, er fenomenet med skygging som omtalt ovenfor og fenomenet med konstruktiv og destruktiv interferens. Selv om den nøyaktige forklaring over måten som denne oppfinnelse gir observerbare vesentlige forbedrede resultater ikke er fullstendig forstått, ansees det at der er en vesentlig grad av konstruktiv og destruktiv interferens i bildeplanet ved hjelp av det reflekterte koherente lyset, for derved i vesentlig grad å forbedre bildedannelsen som gis ved skygge-effekt.

I særdeleshet vil det koherente lyset som reflekteres fra åsene konstruktivt interferere til å gi lys bilde på rekken og det koherente lyset som reflekteres fra dalene inter-fererer destruktivt til å gi mørk bildedannelse på rekken av transdusere.

Belysningsplan

Belysningsplanet som anvendt her refererer til en smal, planlignende sone som omgir den lineære rekken av foto-elektriske transdusere. Således har planet tykkelse og den tykkelse bestemmes i alt vesentlig av aperturen for diodene som danner rekken. Den utspørrende lysstrålen er fortrinnsvis formet til å strekke seg kun litt forbi det planet. Ved således å forme den utspørrende lysstrålen, blir lyset anvendt på mest mulig effektiv måte. Dette vil si at det minst mulige lys tapes og den minst mulige effekt behøves. Som en følge av denne forming av den spørrende lysstrålen, vil den reflekterte modulerte lysstrålen som bærer finger-avtrykkinf ormas;] onen heller ikke strekke seg vesentlig forbi tykkelsen av belysningsplanet. Alt lys utenfor tykkelsen av belysningsplanet vil være utenfor transdusernes apertur og ikke bidra til det dannede bildet.

Dersom den utspørrende lysstrålen ikke var formet til nær å passe til dette belysningsplan, ville oppfinnelsen fortsatt virke og der ville være en forringelse av belysningsintensi-teten og således en kontrastreduksjon mellom de lyse og mørke bildeelementene som frembringes av transduserrekken. Men der ville fortsatt være et belysningsplan, hvilket plan ville fortsette å være definert av stedet og aperturbredden hos transduserrekken og den bildedannende linsens optiske akse.

Kolllmert

Laserdioden og fokuseringslinsesammenstillingen gir en stråle av koherent, i alt vesentlig kolllmert lys. Kollimeringen unngår lysspredning og lystap. Det er ikke vesentlig at der ikke er noen divergens eller konvergens i denne lysstrålen, ettersom en viss divergens eller konvergens er uunngåelig og kan ivaretas av de forskjellige linsene. Følgelig, som her anvendt, refererer kolllmert lys seg til en lysstråle hvor de individuelle strålene ikke spres. Således kan en kolllmert lysstråle være divergerende, parallell eller konvergerende. Dessuten er det ikke vesentlig at ingen av strålene krysser over hverandre. Følgelig anvendes uttrykket i alt vesentlig kolllmert her til å referere til en lysstråle hvor massen av strålene ikke krysser over hverandre og hvor der kan være en viss divergens eller konvergens. For å oppnå lyssvirknings-grad ved å tilveiebringe et intenst lys på fingerobjektet, er det nyttig å ha en gradvis konvergerende strålebunt. En slik utspørrende lysstrålebunt er vesentlig for å oppnå skyggeeffekten.

Geometrisk forvrengning

Slissen av lys som belyser fingeren i et hvilket som helst øyeblikk og som defineres av belysningsplanet treffer på en overflate som buer seg i to retninger. Følgelig, ettersom den slissen avsøker over fingeren fra negl til negl, ville bildet på rekken endre sin lineære form såfremt ikke planet for den spørrende lysstrålen og planet for den modulerte lysstrålen var sammenfallende. Uttrykket geometrisk forvrengning anvendes her til å referere til endringen i den lineære geometrien for bildet som utspørres i løpet av avsøket hvor der er et avvik fra koplanaritet.

Ob. lektplan

Fokuseringslinsen anvendes til å fokusere bildet av finger-stykket som belyses på rekken av transdusere. Denne linse adlyser det vanlige inverse lovforholdet mellom bildeavstand og objektavstand som bestemmes av linsens fokallengde. Apparatet ifølge denne oppfinnelse er oppstilt slik at for bildeavstanden (dvs. avstanden for rekken fra fokuserings-linsens plan), vil objektavstanden som bestemmes av den inverse loven være noe oppstrøms fra overflaten av den fingeren som utspørres. Således er objektplanet for apparatet som er beskrevet her ikke sammenfallende med fingerens overflate. Imidlertid er objektplanet ganske nær overflaten av fingeren. Avhengig av tykkelsen av fingeren i støttekon-struksjonen, kan objektplanet være to til syv millimeter oppstrøms fra flngeroverflaten. Dersom objektplanet var på flngeroverflaten, vil der være eller lite intet bidrag til bildet på rekken fra interferensforholdet fra det koherente lyset som er innfallende på rekken. Denne noe ut- av-fokus tilstanden gir interferensforbedringen for bildet. Skyg-gingsfaktoren er ikke vesentlig påvirket av denne ut-av-fokus tilstand.

Reflektert modulert lysstråle

Den spørrende lysstrålen 16 reflekteres vekk fra fingerobjektet som en modulert lysstråle 22 som bærer fingeravtrykkinformasjon. Denne strålen 22 innbefatter lys som reflekteres fra fingeren ved speilende refleksjon samt refleksjon som er gjort diffus eller spredt. Bruken av uttrykket reflektert her er ikke tilsiktet å innebære kun speillignende refleksjon.

I det der nå vises til figurene, viser figur 1 det forbedrete optiske fingerbildebehandlingsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Apparatet innbefatter en lineær fotodiode-rekke 12 som er konvensjonell i konstruksjon. En dioderekke som anvendes har 2048 ladningskoplede fotodioder. Diodene er innrettet i kontakt med hverandre. Følgelig er formen av den lysmottagende aperturen i rekken i form av en slisse hvor den lange dimensjonen av slissen tilsvarer den langsgående retningen av rekken.

En laserdiode 14 anvendes som kilde for en spørrende lysstråle 16. Laserdioden 14 gir en koherent lysstråle som er formet til en kolllmert form ved hjelp av linser. Som her anvendt refererer uttrykket i alt vesentlig kolllmert lys seg til en lysstrålebunt hvor de individuelle stråler ikke spres. Det er ikke vesentlig at de aldri krysser hverandre. Dessuten kan en kolllmert lysstrålebunt være divergerende, parallell eller konvergerende.

Den sfæriske linseenheten 18 og en sylindriske linse 20 i banen for den spørrende lysstrålen 16 former lyset til en smal slisse og konsentrerer lyset slik at adekvat lysintensi-tet tilveiebringes. En svakt konvergerende stråle 16 gir den beste kontrollen over lysslissen på fingeren F.

Den spørrende lysstrålen 16 moduleres av fingeren F til å gi en reflektert lysstråle 22 som inneholder fingeravtrykkinformasjon. En bildedannende linseenhet 24 projiserer fingeravtrykkbildet som bæres av den reflekterte lysstrålen 22 mot CCD-rekken 12. Fingeravtrykkbildet som projiseres på rekken 12 inneholder lyse og mørke punkter som angir fingeravtrykkinformasJon. Det foretrekkes at rekken 12 plasseres slik at planet for den lysmottagende aperturen i rekken 12 er perpendikulær på belysningsplanet.

En dreibar støtte 38 tilveiebringer et feste for laseren 14, de stråleformende linsene 18 og 20, bildedanningslinsen 24 samt CCD-rekken 12. Denne støtten 38 er dreibar om aksen X-X og under bruk dreies over en bue inntil 180 grader. Denne rotasjon av den spørrende strålen 16 muliggjør et fullt rullebilde og holder innfallsvinkelen på lysstrålen 16 på fingeren F innenfor et område som gir nyttig modulert informasjon. Aksen X-X er den nominelle aksen for fingeren F som utspørres. Støtteelementet 38 er montert for rotasjons-bevegelse på lageret 39.

Til akselen på hvilken støtteelementet roterer er koblet en dreieposisjonskode 40. Koderen 40 er konvensjonell og frembringer et signal hver gang støtten 38 dreier en inkre-mentell distanse. I rekken 12 er hver av diodene ca. 0,01 mm (ca. 0,5/1000 tommer) på en side. Koderen 40 kalibreres til å frembringe et synkroniseringssignal hver gang støtten roterer gjennom en bue som forflytter bildet på rekken ca. 0,01 mm. Samtidig med initeringen av avsøket, frembringer koderen 40 et synkroniseringssignal som tilføres en elektronisk avsøk-ningskrets som er koblet til CCD-rekkens utgang for lederne 12a. Den elektroniske avsøkningskretsen er konvensjonell av konstruksjon og er tilpasset til seriemessig å utspørre hvert av CCD-elementene som omfatter rekken 12 som reaksjon på det synkroniserende signalet. Således blir det optiske avsøket som er langs en akse (perpendikulært på aksen X-X) elektronisk avsøkt langs den andre aksen (linjen for rekken 12) på en periodisk måte som frembringer en serie av signaler som danner bildelementene av det bildet som genereres.

Den spørrende lysstrålen 16 formes av linsene 18 og 20 til å gi en lang, smal, planlignende spørrende lysstråle. Lengden av lysstrålen slik den er innfallende på fingeren, er ca. 2,5 cm (en tomme) i en utførelsesform som er i alt vesentlig parallell med aksen X-X. Bredden av lysstrålen er ca. 0,1 mm til 0,12 mm på fingeren F. Denne bredden er langs en retning som er i alt vesentlig ortogonal på retningen for aksen X-X.

Således blir lysstrålene konsentrert til å gi en smal slissebelysning. Lysstrålene som befinner seg innenfor denne utspørrende slissen definerer et plan som er parallelt med, men ikke skjærer aksen X-X. Som vist i figur 2 er der en forskyvningsdistanse "d" mellom belysningsplanet 42 og aksen X-X. Rotasjonen av det optiske systemet om aksen X-X opprettholder dette parallelle forhold og opprettholder også distansen "d" mellom belysningsplanet og aksen X-X. I den testede utførelsesform er denne forskyvningsdistanse ca. 1,525 mm (0,06 tommer).

Innenfor planet 42 av den spørrende strålebunten 16, er de innfallende stråler i en vinkel relativt flngeroverflate-linjen som utspørres. For illustrasjonens formål overdriver figur 1 innfallsvinkelen for strålene i de spørrende stråle-bunter 16. I en utførelsesform er innfallsvinkelen elleve grader (11°) i planet i figur 1.

Det kombinerte resultatet av 1,5 mm forskyvningen "d" og 11°-innfallsvinkelen innenfor belysningsplanet 42 er at skygging av dalene opptrer i begge akser. Denne skygging skaper et mørkt dal og lyst ås bilde på rekken 12. Distansen "r" fra aksen X-X til utspørringslinjen på en nominell finger er ca. 8,7 mm. Således vil 1,5 mm forskyvningen "d" ha tendens til å skape like så meget skygging langs en akse som 11<0->innfallsvinkelen skaper i den andre aksen.

Apparatet 10 anvender ikke en presseplate. I stedet holdes fingeren F på en fingerstøtte 32 og posisjoneres av finger-tunnposisjoneringselementet 36. De to støttene 32 og 36 er adskilt fra hverandre. Således strekker et parti av fingeren F seg forbi frontkanten 32f hos støtten 32. Selv om det er foretrukket å anvende støtten 32, er det mulig å praktisere den foreliggende oppfinnelse uten slik støtte, hvis fingeren som skal avsøkes holdes i ro i riktig stilling i banen for den utspørrende strålen 16.

Forholdet av avstanden mellom fingeren F og linsen 24 og avstanden mellom rekken 12 og linsen 26 bestemmer reduksjons-verdien for systemet 10. I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er eksempelvis avstanden mellom fingeren F oglinsen 24 ca. 13,1 cm, mens avstanden mellom rekken 12 og linsen 26 er ca. 8,74 cm, hvorved gis en reduksjonsverdi lik 1,5.

Den utførelsesformen gir en 0,019 mm oppløsning av fingerobjektet. Rekken 12 har en 0,013 mm senter-til-senteravstand mellom celler. Den gjennomsnittlige ås-til-ås avstand for en finger er ca. 0,4 mm.

Figur 1 overdriver vinkelen som befinner seg vekk fra normalen for den innfallende lysstrålebunten 16 og den reflekterte lysstrålebunten 22. I en utførelsesform er den innfallende lysstrålen elleve grader (11°) vekk fra normalen og den optiske aksen for linsen 24 er fire grader (4° ) vekk fra normalen. Det kan bemerkes at en speilrefleksjon ikke forutsettes og faktisk kan vinkelen for den bildedannende linsens 24 akse i den reflekterte lysstrålen varieres.

En utførelsesform er blitt testet. Den gir et bilde som har en tydelig lys linje langs fingeravtrykkets åsrygg og et i alt vesentlig lavt nivå eller mørk sone mellom ryggene. Den lyse linjen danner kanskje ti til femten prosent av ås-til-ås-avstanden og den mørke sonen danner de øvrige 85 til 90 prosent av den avstanden. Den lyse åslinjen synes å være et resultat av forsterkningen som skylles konstruktiv interferens hos den reflekterte modulerte lysstrålen. Den mørke sonen synes å representere en destruktiv interferens hos det reflekterte lyset. Den bakgrunnsmessige sakte varierende likestrømskomponenten er tilstrekkelig lav relativt ampli- tuden for åslinjen slik at den lett kan subtraheres ut, hvorved man får et meningsfylt og brukbart bilde. I tillegg kommer bildet gjennom på i alt vesentlig klar måte over hvilken som helst bakgrunnsstøy.

Det som er blitt funnet, er at dette resultat kan oppnås kun hvis koherente lys anvendes. Den nøyaktige mekanismen ved hvilken det koherente lys tilveiebringer forsterkning langs åsryggene og kansellering av resten av bildet er ikke fullstendig forstått. En testutførelse (uten forskyvning "d") er blitt kontrollert ved å belyse med en lyskilde som er inkoherent, kolllmert og monokromatisk. Men den kilden klarer Ikke å frembringe et meningsfylt, brukbart bilde som er sammenlignbart med det som frembringes ved hjelp av den koherente utspørrende lysstrålen. Systemet er også blitt kontrollert med en optisk inspeksjonslampe som tilveiebringer en utspørrende stråle som er inkoherent, i høy grad kolllmert, men som ikke er monokromatisk. Resultatet er også ubrukelig. Den konklusjon som nås er at koherens er et vesentlig trekk. Følgelig kan det konkluderes at forsterkningen langs åsryggene skjer p.g.a. den konstruktive elektriske faseinterferens og det vesentlige fraværet av lys over resten av bildet skjer p.g.a. destruktiv elektrisk faseinterferens.

Den konstruktive forsterkning som opptrer i lyset ved åsryggene skjer p.g.a. den varierende natur av det involverte objekt. Fig. 3 viser, i Idealisert form forholdet mellom åser og daler slik det sees langs et plan tatt normalt på flngeroverflaten. Åsene Å er vesentlig tykkere enn dalene D. Forholdet mellom Å og D kan være fire til en eller fem til en. Når fingerobjektet påføres en presseplate, blir senter-partiet av åsene utflatet mot presseplaten av glass. Resten av åsene og dalsonene befinner seg 1 avstand bakover fra overflaten av den nevnte glassplaten. Ettersom det reflekterte bildet er det som befinner seg på den bakre overflaten av glassplaten, er resultatet et bilde som har ås og dalsoner som er langt mer like hverandre hva angår tykkelse enn de som eksisterer i det faktiske objektet som er vist i fig. 3. I visse områder av fingeren hos noen individer, hvor trykket av fingeren mot presseplaten er stort nok, vil åsene flate seg ut i tilstrekkelig grad til å legge seg over dalene. Men normalt vil en god del av åsene ikke engang danne kontakt med presseplatens overflate.

Som en praktisk side, p.g.a. at den typisk dalbredden er slik en liten brøkdel av ås-til-ås avstanden, blir det nødvendig at oppløsningen for systemet er minst så fin som ca. 0,02 mm pr. bildeelement. Dette vil sikre at dalbredden hos mengden av fingre vil bli avbildet på passende måte.

I forbindelse med den direkte presseplate-frie fingeravles-ningen ifølge foreliggende oppfinnelse, vil man imidlertid se at variasjonen av den optiske avstanden langs åssonen er relativt liten i forhold til variasjonen i optisk avstand gjennom dalsonen. Det ansees at dette er kjernen til hvorfor, med koherent lys, konstruktiv og destruktiv forsterkning observeres. Det ansees at hva som skjer er at punkter langs åsflaten som er nær hverandre, men som har noe forskjellig fokalavstander, kan og ender opp som det samme punktet i bildeplanet. Som en følge derav, er der konstruktiv forsterkning. Dette gir en vesentlig forbedret belysning langs senter av åssonens rygg i bildeplanet. P.g.a. at åsflaten virkelig har visse uregelmessigheter og optisk avstandsvariasjoner, kan forsterkningen ikke være jevn over hele åsoverf laten, og kan endog ikke være jevn over hele ryggen av åsoverflaten. Imidlertid er den tilstrekkelig jevn til å gi nettoforsterkning innenfor hvert delbilde langs ryggen av det resulterende bildet med den involverte oppløs-ning, som er en oppløsning av 0,02 mm pr. bildeelement.

I motsetning til dette er den destruktive interferens som opptrer i det lys som reflekteres ut fra dalområdene et resultat av det faktum at de mer vesentlige og mer varierende forskjeller i fokallengder hos de forskjellige punkter i dalsonene resulterer i elektrisk fasekansellering og således en mørk sone i bildeplanet.

Det er viktig at fingeren kan plasseres slik at fingerover-flaten som avsøkes er svakt nedstrøms fra objektplanet. Denne betingelsen er nødvendig for å gi den konstruktive og destruktive interferens på rekken som frembringes av det koherende lyset. Skyggeeffekten blir ikke kritisk påvirket ved å være ute av fokus. Fokusdybden for fokuseringslinsen 24 bør være stor nok til å ivareta den lille størrelsen av denne svake forflytning fra objektplanet. Dersom ut-av-fokus tilstanden går forbi et visst optimalt punkt, vil man selvfølgelig så begynne å miste informasjon.

Justeringen langs den optiske aksen som bør foretas er slik at den smalest forventede finger har sin overflate nedstrøms fra objektplanet med ca. 2 mm. Som en følge av vil den mest fete forventede finger være nedstrøms fra objektplanet med 6 eller 7 mm. Slike dimensjoner holder fingerobjektoverflaten tilstrekkelig i fokus slik at den ønskede informasjon ikke tapes og den destruktive og konstruktive interferenseffekt vil opptre til å forbedre skyggingseffekten. Det kan bemerkes at denne 2 mm til 7 mm forflytning fra objektplanet er for en objektdistanse av ca. 13,1 mm fra linsen 24.

Alternativt kunne løsningen være slik at fingrene er noe oppstrøms fra objektplanet. I det tilfellet ville dimensjon-ene bli satt slik at den mest fete forventede finger ville være oppstrøms fra objektplanet med ca. 2 mm og de tynneste forventede fingre bør være 6 til 7 mm oppstrøms fra objektplanet .

Alternativt bør linsen 24 ha en rimelig fokusdybde for å ta i betraktning utvalget av fingre, det faktum at overflaten som avsøkes vil variere aksielt med differansen mellom tykkelsen av fingre for forskjellige individer og også av det faktum at den individuelle fingeren som avsøkes ikke er perfekt sylindrisk.

Denne interferenseffekt på grunn av bruken av koherent lys og skyggingseffekten på grunn av vinklingen og forskyvningen av kolllmert lys er forsterkende effekter til å gi en anordning som er effektiv for et bredt område av befolkningen.

Antagelig vil en hvilken som helst spørrende lysstråle gi en reflektert lysstråle i hvilken fingerbildemodulasjon ville eksistere i en viss grad. Imidlertid ville den billed-informasjonen bli så utvisket av bakgrunnsbestrålnlngen som oppstår p.g.a. den spredende og varierte natur av selve fingerobjektet, at der finnes praktisk ingen måte å ekstra-here slik informasjon fra den store og varierende basislinjen eller pidestallen innenfor hvilken den effektivt begraves.

De forhold som er omtalt her har antatt at flngeroverflaten som avsøkes kan behandles som en sirkulær sylinder rundt aksen X-X. Selv om den faktiske overflaten avviker fra dette ideelle konsept, er den nær nok, slik at det beskrevne systemet opererer i en praktisk utførelsesform til å gi et praktisk resultat. Eventuelle avvik fra det idealet gir fortsatt resultater som har færre forvrengninger eller avvik enn de som opptrer med et system som anvender en presseplate.

Imidlertid er det vesentlig at linjen for rekken 12 (en linje som er parallell med planet i figur 1) og den optiske aksen gjennom den bildedannende linsen 24 definere et plan som det samme som planet for den utspørrende strålen 16. Dette koplanare trekk er nøkkelen til evnen for å foreta et dreie-avsøk av en f lngeroverf late F som ikke er en sann sylinder. Så lenge som rekken ligger innenfor det planet, vil hele linjen av fingeren som belyses bli mottatt på rekken 12.

Claims (2)

1. Optisk fingergbildebehandlingsapparat til å gi et finger-avtrykkbilde av en finger som holdes i en forutbestemt posisjon, forsynt med belysningsmiddel til å gi en i alt vesentlig kolllmert lysstråle med en utspørrIngssone i form av en slisse, idet nevnte sone er innfallende på en finger som holdes i nevnte forutbestemte posisjon, optisk fokuserIngsmiddel (24) og en lineær rekke av transdusere (12) som begge er optisk nedstrøms fra fingeren til å motta en modulert lyssone i form av en slisse som reflekteres fra fingeren som utspørres av nevnte utspørringssone, idet planet for den modulerte sonen og planen for den utspørrende sonen er i alt vesentlig koplanare til å definere et belysningsplan (42), midler (40, 38) til å dreie nevnte belysningsmiddel, idet nevnte optiske fokuseringsmiddel og nevnte rekke gjennom en forutbestemt bue om en forutbestemt akse (X-X), idet nevnte forutbestemte akse er den nominelle sentrale aksen for fingeren som utspørres, idet rotasjon gjennom nevnte bue bevirker nevnte belysningsplan til å avsøke en frilagt overflate av fingeren, Idet lyset 1 nevnte belysningsplan er Innfallende i en forutbestemt vinkel vekk fra normalen på fingerens overflate som utspørres, Idet nevnte vinkel vekk fra normalen er med referanse til et plan som er perpendikulært på nevnte forutbestemte akse, idet bildeplanet av nevnte transdusere er et hovedbildeplan for nevnte optiske middel for et objektplan forskjøvet fra fIngerobjektets overflate som utspørres, karakterisert ved at nevnte belysningsplan er parallelt med og forskjøvet (d) fra nevnte forutbestemte akse i løpet av alle posisjoner av nevnte rotasjon.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte i alt vesentlig kolllmert utspørrende lysstråle er en koherent lysstråle.