RU70447U1 - Устройство для регистрации папиллярного узора - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области оптического формирования изображения и может быть использована для идентификации личности по отпечаткам пальцев в правоохранительных органах. Устройство содержит последовательно расположенные источник света, призму с воспринимающей поверхностью, проекционную оптическую систему и систему фотоприемных элементов, соединенную с блоком обработки изображений. Технический результат, заключающийся в существенном уменьшении габаритов устройства и упрощении его конструкции, достигается благодаря тому, что призма выполнена в виде плоской пластины, верхняя грань которой является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, а одна из торцевых граней, являющаяся выходной гранью для излучения, наклонена под острым углом к основанию пластины и имеет углубление, выполненное в форме рассеивающей линзы, а в проекционную оптическую систему введены два расположенных друг напротив друга зеркала, причем углы наклона зеркал выбраны таким образом, что сформированное проекционной оптической системой изображение воспринимающей поверхности лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, а плоскость системы фотоприемных элементов параллельна плоскости воспринимающей поверхности. 1 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники и может быть использована для идентификации личности по отпечаткам пальцев в системах, предназначенных для исключения несанкционированного доступа к ним случайных лиц, а также в правоохранительных органах.

Известны аналоги заявляемого устройства, например, устройство для реализации способа сканирования рисунка кожных линий по патенту РФ №2168206, МПК G06K 9/00, А61В 5/117 (опубл. 27.05.2001 г.), содержащее неподвижную опору, выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, источник и приемник излучения. При этом основание выполнено в виде цилиндра с возможностью поворота вокруг его оси для поворота на угол, обеспечивающий, по меньшей мере, полное перемещение помещенной на него анализируемой части тела (например, ладони или пальца) относительно потока сканирующего излучения. К недостатку аналога можно отнести то, что оно имеет большие габариты и сложную оптическую систему формирования плоского потока сканирующего излучения. Кроме этого, устройство содержит движущиеся друг относительно друга узлы, что усложняет его конструкцию.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути, выбрано устройство для регистрации папиллярного узора, описанное в патенте РФ №2218866, МПК 7 А61В 5/117, опубл. 2003 г., содержащее трехгранную призму, одна из граней которой является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, оптически связанные между собой

источник света, проекционную систему и систему фотоприемных элементов а также электронный блок обработки сигнала, электрически связанный с системой фотоприемных элементов. При этом, призма, имеет в сечении форму неравнобедренного прямоугольного треугольника, при этом грань меньшего катета является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, грань большего катета является входной и выходной, грань гипотенузы образует с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью острый угол величиной 60°-75°, а проекционная оптическая система, источник света и система фотоприемных элементов расположены напротив грани большего катета призмы.

Недостатком прототипа являются его большие габариты.

Задачей, решаемой полезной моделью, является существенное упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов.

Достигается это тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, проекционную оптическую систему и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений:

- призма выполнена в виде плоской пластины, верхняя поверхность которой является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, нижняя поверхность служит для входа освещающего излучения, а одна из торцевых граней, служащая для выхода излучения из призмы, выполнена с наклоном под острым углом к нижней поверхности пластины;

- в наклонной грани выполнено углубление в форме отрицательной (рассеивающей) линзы, являющейся частью проекционной оптической системы;

- проекционная оптическая система содержит, дополнительно положительный оптический элемент (объектив);

- для уменьшения габаритов в проекционную оптическую систему введены два расположенных друг напротив друга поворотных зеркала, причем зеркала наклонены таким образом, что создаваемое проекционной оптической системой изображение воспринимающей отпечатки пальцев поверхности лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, которая, в свою очередь, расположена параллельно плоскости воспринимающей поверхности;

- источник света расположен под воспринимающей поверхностью напротив области размещения пальца.

Суть полезной модели поясняется на фиг.1 и видах А и В. Устройство содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света 1, призму 2, выполненную в виде пластины, одна из торцевых граней которой выполнена с наклоном (грань 3) под острым углом α к нижней поверхности пластины 2, проекционную оптическую систему, содержащую отрицательную линзу 4, выполненную в виде углубления в выходной грани 3 призмы 2, объектива 6 (положительный оптический элемент) и систему фотоприемных элементов 7, электрически соединенную кабелем 8 с блоком обработки изображений 9. Объектив 6 в простейшем случае может быть выполнен в виде положительной линзы Нижняя поверхность призмы 2 служит для входа освещающего излучения, а верхняя поверхность является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью. Источник освещающего излучения (света) 1, который может быть выполнен из нескольких светодиодов, расположен под пластиной 2 напротив рабочей области 11 к которой прикладывается палец 10. Зеркала 5 наклонены таким образом, что создаваемое проекционной оптической системой изображение рабочей области 11 лежит в плоскости системы фотоприемных элементов 7. Плоскость системы фотоприемных элементов 7 расположена параллельно плоскости воспринимающей поверхности призмы 2. Палец 10 прикладывается к рабочей области 11 призмы 2.

Распространение световых лучей от источника 1 на фиг.1 и видах А и Б показано стрелками.

Работает заявляемое устройство следующим образом:

К воспринимающей поверхности пластины 2 прикладывается палец 10 и включается источник света 1.

Свет входит в призму 2, выполненную из оптически прозрачного материала и достигает области контакта пальца 10 с воспринимающей поверхностью призмы 2. Там, где бугорки папиллярных линий касаются воспринимающей поверхности, свет, рассеянный кожей частично возвращается внутрь призмы 2 под углами к ее верхней поверхности, превышающими предельный угол полного внутреннего отражения для границы «призма-воздух», поскольку показатели преломления кожи и наиболее распространенных сортов оптического стекла близки друг к другу. Этот свет претерпевает полное внутреннее отражение от нижней поверхности призмы 2 (противоположной воспринимающей поверхности), покидает призму 2 через торцевую грань 3 через рассеивающую линзу 4 и попадает на зеркало 5 (верхнее зеркало на виде Б), от которого отражается и проходит через объектив 6 на нижнее на виде Б зеркало 5.

Свет же, рассеянный зонами впадин папиллярного узора (между бугорками), возвращаясь в призму 2 распространяется под углами к ее верхней поверхности заведомо меньшими, чем предельный угол полного внутреннего отражения, а потому отражается от нижней поверхности призмы 2 лишь частично и под такими углами, что заведомо не попадает в проекционную оптическую систему.

Наклон зеркал 5 выбран таким образом, что плоскость изображения воспринимающей отпечатки пальцев поверхности, наклоненная относительно оси проекционной оптической системы, лежит в плоскости фотоприемных элементов 7, которая параллельна плоскости воспринимающей поверхности. Таким образом, в плоскости системы фотоприемных элементов 7 формируется контрастная светотеневая

картина повторяющая узор папиллярных линий пальца 10, которая преобразуется фотоприемными элементами 7 в электрический сигнал, поступающий по кабелю 8 в блок обработки изображений 9.

Предлагаемая схема компоновки устройства для регистрации папиллярного узора позволяет минимизировать его размеры при сравнительно простой конструкции. Макетирование устройства на предприятии-заявителе показало, что его габариты не превышают 35×65×12 мм, что в несколько раз меньше известных устройств. При этом качество, изображений отпечатков пальцев не уступает качеству, получаемому с помощью аналога и прототипа.

Учитывая наличие новизны и промышленной применимости заявляемого технического решения, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.

Claims (1)

1. Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, проекционную оптическую систему, содержащую положительный оптический элемент и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, отличающееся тем, что призма выполнена в виде плоской пластины, нижняя поверхность которой является входной для освещающего излучения, верхняя поверхность является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, а одна из торцевых граней, являющаяся выходной гранью для излучения, выполнена с наклоном под острым углом к нижней поверхности пластины, при этом в наклонной торцевой грани выполнено углубление в форме рассеивающей линзы, в проекционную оптическую систему дополнительно введены два расположенных друг напротив друга зеркала, причем зеркала наклонены таким образом, что сформированное проекционной оптической системой изображение воспринимающей поверхности лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, при этом плоскость системы фотоприемных элементов параллельна плоскости воспринимающей поверхности, а источник света расположен под воспринимающей поверхностью напротив области размещения пальца.