PT1678656E - Dispositivo óptico de formação de uma imagem de uma impressão digital. - Google Patents

Description

PE 1678656 -1 -

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO ÓPTICO DE FORMAÇÃO DE UMA IMAGEM DE UMA IMPRESSÃO DIGITAL" A presente invenção refere-se de uma maneira geral, ao domínio da captação de impressões digitais e refere-se, mais particularmente, a aperfeiçoamentos trazidos aos dispositivos ópticos de formação de uma imagem de uma impressão digital. É explicitamente sublinhado que a invenção se refere exclusivamente a um dispositivo óptico próprio para formar uma imagem de uma impressão digital e que, a mesma não se refere aos materiais situados a jusante do dito dispositivo para inspeccionar/registar a imagem obtida, detectar os pontos característicos das impressões digitais e fornecer informações sobre a pessoa a que respeitam essas impressões digitais.

Conhecem-se já diversas realizações de dispositivos ópticos de formação de imagem destinados à formação de uma imagem de uma impressão digital.

Em particular, o documento WO 01/88835 divulga um dispositivo de formação de imagens de impressões digitais compreendendo: -2- PE 1678656 - Uma placa óptica com: - uma primeira face principal constituído uma face de colocação de um dedo do qual se deseja obter uma imagem da impressão digital; - uma primeira face lateral conformada em espelho convergente, e - uma segunda face lateral oposta à primeira face lateral e formando a face de saida da placa óptica, pelo menos uma fonte luminosa para iluminar a referida primeira face principal através da placa óptica, - uma objectiva de focagem situada em frente da dita face de saida da placa óptica e tendo o seu ponto focal do objecto situado sensivelmente num plano focal do espelho convergente, e - um diafragma munido de uma abertura, interposto entre a dita face de saida e a dita objectiva de focagem e situado sensivelmente na proximidade da objectiva de focagem.

Este dispositivo óptico conhecido, revela-se interessante na sua concepção pelo facto do baixo número de componentes ópticos que são utilizados e, da sua relativa facilidade de fabricação e de montagem. No entanto, este dispositivo apresenta um inconveniente grande devido à importância da luz parasita que acompanha a imagem das impressões digitais e que, afecta a qualidade desta imagem. -3- PE 1678656

Uma redução sensível desta luz parasita pode ser obtida aumentando a espessura da placa óptica.

Os dispositivos de detecção de impressões digitais podem, nomeadamente, servir para autenticar uma pessoa a fim que esta última seja autorizada a efectuar uma operação determinada: neste caso o dispositivo de detecção de impressões digitais acompanha frequentemente um outro aparelho, que a pessoa autentificada será autorizada a utilizar (computador, máquina bancária...). 0 lugar disponível para implementação do dispositivo de detecção de impressões digitais é então reduzido e, à priori o dispositivo óptico de formação de imagem incorporado neste dispositivo de detecção de impressões digitais, deve ser realizado na forma mais compacta possível, e nomeadamente, com uma espessura (ou altura) que seja a menor possível. Para fixar as nossas ideias, é requerido, pelo menos para certas aplicações, que o dispositivo óptico de formação de imagem apresente uma espessura (ou altura) que não excedam cerca de 5 mm.

Por este facto, o dispositivo de formação da imagem descrito no documento WO 01 /88835 não é satisfatório para responder às exigências de muito pequena espessura, e tendo a par disso, uma boa qualidade de imagem das impressões digitais obtidas, o que é requerido para equipar os dispositivos de detecção de impressões digitais. -4- PE1678656 A presente invenção tem por objectivo aperfeiçoar o dispositivo de formação de imagem conhecido que foi referido, de maneira a reduzir notavelmente a luz parasita que acompanha as imagens obtidas das impressões digitais, fazendo isso de maneira que o dispositivo de formação de imagem apresente uma menor espessura, requerida para a aplicação em vista e, não excedendo cerca de 5 mm.

Para estes fins, um dispositivo óptico de formação de uma imagem de uma impressão digital tal como exposto mais acima, caracteriza-se por ter uma disposição conforme a invenção, em que a dita primeira face principal da placa óptica, forma com a face de saida desta placa óptica um ângulo superior a 90°, graças ao que a incidência dos raios luminosos sobre a dita primeira face principal, no interior da placa óptica, é acrescida e os raios parasitas que atingem a face de saida diminuem, ao mesmo tempo que a espessura da placa óptica pode ser reduzida.

Vantajosamente por outro lado, o plano definido pela dita primeira face principal intercepta o diafragma abaixo da abertura do mesmo, graças ao que uma maior parte da luz parasita transmitida a partir da face de saida é interceptada pelo diafragma abaixo da abertura deste último. No entanto, é conveniente que a inclinação da primeira face principal não seja excessiva, a fim que tal não resulte num crescimento substancial da espessura da placa óptica e, é então desejável que a inclinação da dita primeira face principal seja suficientemente correcta para -5- PE1678656 que o dito plano intercepte o diafragma na vizinhança imediata da sua abertura. De maneira prática, pode-se prever que o ângulo de inclinação da dita primeira face principal é em relação a um plano perpendicular à face de saida seja compreendido entre 2o e 25°, tendo este ângulo tipicamente de preferência um valor de cerca de 10°.

Embora sejam concebíveis diversas soluções para implantação da fonte luminosa, em relação à placa óptica, é todavia interessante sempre no objectivo de realizar um dispositivo tão pouco espesso quanto possível, recorrer à solução que consiste em que a placa óptica possui terceira e quarta faces laterais, que se estendem respectivamente entre as ditas primeira e segunda faces laterais e mutuamente opostas, sendo estas terceira e quarta faces laterais inclinadas em direcção uma à outra a partir da primeira face lateral e que, pelo menos uma fonte luminosa esteja disposta em frente de pelo menos uma das terceira e quarta faces laterais.

Para simplificar uma fabricação em grande série do dispositivo óptico conforme a invenção, é possível conceber uma redução do número de componentes (numero já pouco elevado na sua génese) e para este fim, fazer de maneira que a placa óptica e a objectiva de focagem sejam constituídas sob a forma de uma peça única, apresentando uma fenda definida pela face de saída da placa óptica e a face de entrada da objectiva de focagem, a dita fenda estando conformada para receber o dito diafragma. A peça -6- PE 1678656 monobloco assim constituída pode por exemplo, ser fabricada por moldagem de um material transparente de qualidade, óptica nomeadamente de uma matéria sintética pouco dispendiosa.

Numa outra realização preferida do dispositivo da invenção, prevê-se que a jusante da objectiva esteja previsto um espelho disposto para reflectir os raios luminosos sensivelmente na perpendicular à placa óptica. Assim, sempre conservando a característica procurada de uma espessura tão reduzida quanto possível para o dispositivo de formação de imagem, o feixe óptico reflectido pelo espelho de saída pode atacar directamente um sensor pertencendo ao dispositivo de tratamento de imagem e de análise das impressões digitais, que está situado a jusante. Dito de outra maneira, a saída do feixe óptico para fora do dispositivo de formação de imagem faz-se pela segunda face principal oposta à primeira face principal sobre a qual está colocado o dedo, o que permite conceber um aparelho globalmente compacto e também pouco espesso, tal como desejado. A invenção será melhor compreendida pela leitura da descrição detalhada que se segue, de certos modos de realização preferidos não limitativos, dados unicamente a título de exemplo. Nesta descrição, faz-se referência ao desenho anexo no qual: -Ί PE1678656 α figura 1 é esquema óptico ilustrando uma vista de lado da constituição de um dispositivo de formação de imagem disposto em conformidade com a invenção; A figura 2 é um esquema ilustrando uma vista de topo de um arranjo preferido do dispositivo de formação de imagem da figura 1; A figura 3 é uma vista de lado de um modo da realização preferido do dispositivo de formação de imagem da figura 1; e A figura 4 é um esquema ilustrando de maneira simplificada, um arranjo preferido do dispositivo de formação de imagem conforme à invenção.

Com referência em primeiro lugar à figura 1, o dispositivo de formação de imagem conforme a invenção compreende uma placa óptica 1 com: uma primeira face principal 2 constituindo uma face de colocação de um dedo 3 do qual se deseja obter uma imagem da impressão digital, uma primeira face lateral 4 conformada em espelho convergente e, uma segunda face lateral 5 colocada em oposição à primeira face lateral 4 e formando a face de saida da placa óptica 1. -8- PE1678656 A placa óptica 1 possui igualmente uma segunda face principal 6 oposta à dita primeira face principal 2 e podendo, por exemplo, ser sensivelmente perpendicular à face de saída 5. Duas outras faces laterais 8 (não visíveis na figura 1) que serão tratadas mais à frente, estendem-se respectivamente entre as duas ditas primeira e segunda faces laterais 4, 5. 0 dispositivo de formação de imagem compreende por outro lado, pelo menos uma fonte luminosa 7, para iluminar a dita primeira face principal 2 através da placa óptica 1. A fonte luminosa poderia ser colocada debaixo da placa óptica 1, em frente da segunda face principal 6 desta última; no entanto, uma tal colocação conduziria a um acréscimo da espessura do dispositivo de formação de imagem. Mostra-se mais judicioso então, dispor a fonte luminosa lateralmente à placa óptica 1 e prever pelo menos uma fonte luminosa 7 em frente de pelo menos uma das duas outras referidas faces laterais 8 da placa 1. De preferência, como ilustrado na figura 2, obtém-se uma iluminação mais uniforme da primeira face principal 2 e do dedo 3 que é aí colocado, providenciando-se que: duas fontes luminosas 7 são dispostas em frente respectivamente das duas outras faces laterais 8 e, as duas faces laterais 8 são inclinadas uma em direcção à outra, a partir da primeira face principal, sendo esta inclinação tão forte quanto possível, a fim de -9- PE 1678656 que a luz que atinqe a face 2 tenha uma incidência que seja a mais fraca possível. 0 dispositivo de formação de imaqem compreende por outro lado, uma objectiva de focagem 9 (por exemplo uma lente convergente) disposta em frente da face de saída 5 da placa óptica 1. A objectiva de focagem 9 tem o seu ponto focal do objecto, situado sensivelmente num plano focal do espelho convergente 4.

Por fim, um diafragma 10 munido de uma abertura 11 é interposto entre a dita face de saída 5 da placa óptica 1 e a objectiva de focagem 9, estando situado sensivelmente na proximidade da objectiva de focagem 9. O eixo 12 do feixe reflectido pelo espelho convergente 4 é sensivelmente perpendicular à face de saída 5 e a abertura 11 do diafragma 10 e a objectiva de focagem 9 estão dispostas coaxialmente a este eixo 12.

Segundo a invenção, a primeira face principal 2 da placa óptica 1 forma com a face de saída 5 um ângulo α superior a 90°, de maneira que a incidência dos raios luminosos emitidos pela fonte ou pelas fontes 7 sobre esta face principal 2 seja acrescida, e mais aproximada da normal, o que conduz a uma redução dos raios parasitas (luz difusa) que atinge a face de saída 5. Resulta daqui que a espessura da placa óptica 1 pode ser reduzida em relação à -10- ΡΕ1678656 espessura de uma placa óptica anterior, para a mesma taxa de radiação parasita.

Para reduzir ainda mais os raios parasitas que atingem a objectiva de focagem 9, prevê-se que o plano P definido pela primeira face principal 2 intercepte o diafragma 10 fora da abertura 11 deste ultimo e, mais precisamente, tendo em conta as posições relativas da face 2 e do diafragma 10, que o plano P intercepte o diafragma 10 abaixo da abertura 11. No entanto, uma inclinação muito importante da face 2 não permitiria dar à placa óptica uma espessura tão pequena quanto desejado: é portanto necessário limitar a inclinação da face 2 ao valor apenas suficiente para que o plano P anteriormente referido intercepte o diafragma 10 mesmo abaixo da abertura 11 deste último, mas na vizinhança imediata desta abertura. Na prática o ângulo α anteriormente referido está compreendido entre 2o e 25° e, num exemplo típico de realização, ele é de cerca de 10°. O muito pequeno número de componentes ópticos do dispositivo de formação de imagem conforme a invenção, permite conceber, no quadro de uma fabricação em grande série, que a placa óptica 1 e a objectiva de focagem 9 sejam reunidas na forma de uma peça única, monobloco 13 como ilustrado na figura 3, a dita peça 13 apresentando uma fenda 14 definida pelas faces que ficam frente-a-frente da placa óptica 1 e da objectiva de focagem 9, a dita fenda 14 estando conformada para receber o diafragma 10. A peça 13 -11 - PE1678656 pode ser fabricada por moldagem num material transparente de qualidade óptica, nomeadamente em material sintético.

Na figura 4 está ilustrado um exemplo de implantação do dispositivo de formação de imagem conforme à invenção, num aparelho de detecção de impressões digitais. 0 dispositivo de formação de imagens disposto segundo a invenção (ilustrado na sua configuração em componentes distintos, segundo a figura 1) é completado por um espelho plano 15 disposto a seguir à objectiva de focagem 9 de maneira a reflectir o feixe perpendicularmente ao eixo óptico 12 em direcção a um sensor óptico 16 que está subjacente, constituindo o componente de entrada dos meios 17 próprios para detecção da imagem e para análise das impressões digitais.

Graças aos dispositivos conforme a invenção o dispositivo de formação de imagem designado no seu conjunto pela referência 18 na figura 4, pode ser disposto com uma espessura H muito pequena na ordem dos 5 mm, conforme as exigências requeridas para a sua implantação no aparelho de detecção de impressões digitais, ao mesmo tempo que está apto a distribuir uma imagem de boa qualidade das impressões digitais.

Lisboa, 19 de Abril de 2007

Claims (8)

1. PE 1678656 -1 - REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo óptico de formação de uma imagem de uma impressão digital compreendendo: uma placa óptica (1) com: - uma primeira face principal (2) constituindo uma face de colocação de um dedo (3) do qual se deseja obter uma imagem de impressão digital. - uma primeira face lateral (4) conformada em espelho convergente e, - uma segunda face lateral (5) oposta à primeira face lateral (4) e formando uma face de saída da placa óptica, pelo menos uma fonte luminosa (7) para iluminação da dita primeira face principal (2) através da placa óptica (D, uma objectiva de focagem (9) situada em frente da dita face de saída (5) da placa óptica e tendo o seu ponto focal do objecto, situado sensivelmente num plano focal do espelho convergente, e um diafragma (10) munido de uma abertura (11) interposto entre a dita face de saída (5) e a dita -2- PE 1678656 objectiva de focagem (9) e situado sensivelmente na proximidade da objectiva de focagem, caracterizado por a dita primeira face principal (2) da placa óptica (1) formar, com a face de saída (5) desta placa óptica um ângulo superior a 90°, graças ao que, a incidência dos raios luminosos sobre a dita primeira face principal, no interior da placa óptica, é acrescida e os raios parasitas que atingem a face de saída são diminuídos, ao mesmo tempo que a espessura da placa óptica pode ser reduzida.
2. 2. Dispositivo óptico segundo a reivindicação 1 caracterizada por o plano (P) definido pela dita primeira face principal (2) interceptar o diafragma (10) abaixo da abertura (11) deste último, graças ao que uma maior da parte da luz parasita transmitida a partir da face de saída é interceptada pelo diafragma abaixo da abertura deste ultimo.
3. 3. Dispositivo óptico segundo a reivindicação 2 caracterizado por a inclinação da dita primeira face principal (2) ser apenas suficiente para que o dito plano (P) intercepte o diafragma (10) na vizinhança imediata da sua abertura (11).
4. 4. Dispositivo óptico segundo a reivindicação 3 caracterizado por o ângulo de inclinação da dita primeira -3- PE 1678656 face principal (2) em relação a um plano perpendicular à face de saida, estar compreendido entre 2o e 25°.
5. 5. Dispositivo óptico segundo a reivindicação 4 caracterizado por o dito ângulo de inclinação da primeira face principal (2) ser de cerca de 10°.
6. 6. Dispositivo óptico segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 5, em que a placa óptica (1) possui uma terceira e uma quarta faces laterais (8), que se estendem respectivamente entre as ditas primeira e segunda faces laterais (4,5) e mutuamente opostas caracterizado por estas terceira e quarta faces laterais (8) serem inclinadas uma em direcção à outra, a partir da primeira face lateral (2) e por, pelo menos uma fonte luminosa (7) estar disposta em frente de pelo menos uma das terceira e quarta faces laterais.
7. 7. Dispositivo óptico segundo uma qualquer das reivindicações precedentes caracterizado por a placa óptica (1) e a objectiva de focagem (9) serem constituídas na forma de uma peça (13) única apresentando uma fenda (14) definida pela face de saida (5) da placa óptica (1) e a face de entrada da objectiva de focagem (9), estando a dita fenda (14) conformada para receber o dito diafragma (10).
8. 8. Dispositivo óptico segundo uma qualquer das reivindicações precedentes caracterizado por a jusante da objectiva de focagem (9) estar previsto um espelho (15) -4- PE1678656 disposto para reflectir os raios luminosos sensivelmente na perpendicular à placa óptica. Lisboa,19 de Abril de 2007