WO1986000009A1 - Device for producing a distorsion free image of an object located in the plane of the image - Google Patents

Device for producing a distorsion free image of an object located in the plane of the image Download PDF

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WO1986000009A1
WO1986000009A1 PCT/DE1985/000183 DE8500183W WO8600009A1 WO 1986000009 A1 WO1986000009 A1 WO 1986000009A1 DE 8500183 W DE8500183 W DE 8500183W WO 8600009 A1 WO8600009 A1 WO 8600009A1
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deflecting
optical
light
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PCT/DE1985/000183
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Günter MULL
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Mull Guenter
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    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/08—Anamorphotic objectives
    • G02B13/10—Anamorphotic objectives involving prisms
    • G—PHYSICS
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    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • G—PHYSICS
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    • G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass
    • G07C9/22—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder
    • G07C9/25—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition

Definitions

  • the invention relates to a device for distortion-free imaging of objects aligned with the imaging plane using a reflecting body which is acted upon by a light source and is associated with the object to be imaged, in particular for detecting, examining and identifying fingerprints.
  • the object of the invention is to provide a generic device which allows the imaging, viewing, documentation and direct automatic evaluation of objects arranged at an oblique angle to the imaging plane, an identical undistorted impression image being generated without the use of mirrors or mirror-like elements.
  • the object is achieved in that the reflecting body is generally designed as a glass body, in particular as a reflection prism, between the reflection prism and the end section on the image side Means an arrangement of deflecting prisms or Ablenkkeilen the field flatness of the object to be imaged, as well as to compensate for the astigmatism and a first and possibly second anamorphic optical lens array is formed '.Hier notebook is achieved the effect that the flatness of field located by the first deflection prism through the second to the lens Deflection prism is lifted less than the compensation of the astigmatism, whereby both deflection prisms in combination enable a flattening of the image field without the occurrence of astigmatism at a close image and object level.
  • the very high contrast and the smudge-free and stain-free image enable automatic evaluation.
  • the finger strips enables a more secure evaluation of different types of finger strip features. Due to the simple handling, errors in taking impressions are eliminated.
  • the simple design of the optical system is very robust and insensitive to mechanical influences such as vibrations and can also be made relatively small and light.
  • the device according to the invention is easy to transport. Since only a few optical components are required, the manufacturing costs are relatively low.
  • a further advantage is the possibility of being able to connect commercially available or specific imaging or recording devices. With a concavely curved contact surface on the reflection prism, it is also possible to be able to detect curved objects with one receptacle.
  • Fig. 1 shows the device according to the invention in a perspective view from above
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a diagrammatic view of the housing section having the reflection prism
  • FIG. 3 d optical device of the device of FIG. 1 in a schematic perspective view
  • FIGS. 1 and 2 shows the optical device of the device according to FIGS. 1 and 2 in a schematic side view
  • Fig. 4c shows an embodiment of the device
  • FIG. 5a shows a further embodiment of the device according to FIG. 1 with a fiberboard for flattening the image in a schematic side view
  • the device 25 has a housing 24 with an object-side end section 22 and an imaging-side end section 23 (FIGS. 1 and 2).
  • the bearing surface 6 of the reflection prism 4 is formed on the object-side end section 22.
  • a connection means 19 is provided on the imaging-side end section 23 in order to be able to connect a connection member 20 such as an extension part, an optical reproduction device or an optical evaluation device.
  • the optical arrangement of the device 25 consists of a reflection prism 3, a deflection prism 8 for leveling the image field, which is also known conceptually as an anamorphic magnification, a deflection prism 13 for eliminating the astigmatism, and an optical lens 17 (FIG. 4a ).
  • An illumination device 1 is arranged in front of the light incidence surface 4 of the reflection prism 3. There is a diffusing screen 2 between the lighting device 1 and the light incidence surface 4 to make the light rays more uniform.
  • the base of the reflection prism 3 is designed as a support surface 6 on which the object 7 to be imaged, such as. B. a finger must be placed.
  • the deflection prism 8 for flattening the field of view is arranged in relation to the reflection prism 3 in such a way that the light incidence surface 9 and the light emission surface 10 of the deflection prism 8 are arranged at an acute angle to one another and obliquely to the light emission surface 5 of the reflection prism 3.
  • the prism base 11 of the deflection prism 8 is oriented away from the outer beam path 12 at an obtuse angle to the light-emitting surface 5 of the reflection prism 3.
  • the light incident surface 14 and light incident surface 15 of the deflecting prism 13 is oriented obliquely to the light incident surface 10 of the deflecting prism 8 such that the prism base 16 is at a greater distance from the light incident surface 10 than the tip section of the deflecting prism 13-
  • an effective housing 18 is indicated, on which a connecting means 19 for connecting members 20 is formed.
  • the deflection prism 8 at a certain prism angle and corresponding position of this deflection prism 8 relative to the reflection prism 3 and to the lens 17 cancels out the perspective distortion that occurs when, as required, at an angle looks at the reflecting hypotenuse surface from about 45 ° through one of the two sides of the catheter.
  • the deflection prism 8 thus brings about a flattening of the image field, which counteracts or eliminates the perspective distortion. This process is shown schematically in Fig. 4b.
  • this deflection prism 8 can at the same time compensate for a difference in depth of focus that arises from such a perspective view.
  • the field of view is flattened.
  • the deflecting prism 13 > which is at a distance from the light-emitting surface 10 of the deflecting prism 8 and which has a considerably smaller prism angle than the first deflecting prism 8 serves primarily for that indicated by the outer one during the passage of rays
  • the parameters of the optical system are also determined by the length of the objective tube adjoining the lens 17 or a device with a similar function and the focal length of the lens 17.
  • the device 25 thus makes it possible to switch off or compensate for the astigmatism in the near object plane and near image plane. There are no differences in the meridional and sagittal focal lengths.
  • the Device have a concavely curved support surface 6 on the reflection prism 3.
  • the lens arrangement 37 can consist of an optical lens 17 and an optical lens 38.
  • FIG. 4c shows the light-optical beam path 27 of an experimentally designed embodiment of the device 25.
  • the intermediate beams 29 are guided on the output side through a lens arrangement 37, which consists of the optical lenses 17, 38, 39.
  • This device 30 consists of a reflection prism 3 with a concave support surface 6, which is thus designed as a support prism.
  • This reflection prism 3 is followed by two deflection prisms 8, 13, behind which the anamorphic lens arrangement 36 consisting of the anamorphic lenses 32, 33, 34 is formed.
  • the anamorphic lens arrangement 37 consists of the light-optical anamorphic lenses 17, 38, 39.
  • the optical rays 29 emerging from the lens 39 are fed through an opening 41 in the housing 21 to a cylindrical lens 40, behind which there are light-optical properties having fiberboard 35 is arranged. It is also possible to use this fiberboard 35 or another fiberboard 35 within the
  • a fiberboard 35 can also be provided behind the reflection prism 3. It is also possible to use only phaser plates 35 instead of the anamorphic Lisen arrangements 36, 37. By appropriately inserting an upstream, intermediate or downstream special optical system with at least one fiberboard 35, either the entire image field leveling or only a remaining image leveling that is still required can be effected.
  • the bearing surface 6 of the reflection prism 3 can be made differently concave, depending on which object such. B. fingers are placed on the support surface 6. It is also possible to provide a plurality of contact surfaces 6 with different concave curvature on the object-side end section 22 of the device 25, 30. As indicated in Fig. 2 by dashed lines
  • Support surface 6 are also formed by appropriately trained convex, concave or flat surface sections so that a whole hand on the Support surface 6 can be placed.
  • the lighting device 1 is designed such that the support surface 6 can be illuminated uniformly.

Abstract

The device (25) for obtaining an image of an object (7) situated obliquely with respect to the image plane, uses a prism (8) illuminated by a light source (1). The device is particularly used for searching, examining and identifying finger-prints. The device comprises between the reflecting prism (3) and the end portion (23) of the device (25) close to the image two deviating prisms (8) and (13) for evening the image field of the object (7), as well as a known optical system (17) to compensate for the astigmatism.

Description

Vorrichtung zur verzerrungsfreien Abbildung von zur Abbildungsebene ausgerichteten GegenständenDevice for the distortion-free imaging of objects aligned with the imaging plane
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verzer¬ rungsfreien Abbildung von zur Abbildungsebene ausgerichteten Gegenständen unter Verwendung eines reflektierenden Körpers, der von einer Lichtquelle beaufschlagt wird und dem abzubildenden Gegenstand zugeordnet ist, insbesondere zur Erfassung, Unter¬ suchung und Identifikation von Fingerabdrücken.The invention relates to a device for distortion-free imaging of objects aligned with the imaging plane using a reflecting body which is acted upon by a light source and is associated with the object to be imaged, in particular for detecting, examining and identifying fingerprints.
Um das Abnehmen von Fingerabdrücken gegenüber dem seit langem bekannten unsauberen, ungenauen und zeitraubenden Verfahren durch Einfärben des Fingers und dessen Abrollen auf einer Papierunterlage zu verbessern, sind bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die eine Betrachtung, Dokumentation und Auswertung von Fingerabdrücken auf optischer Basis erlauben. Solche Vorrichtungen sind z. B. in der Zeitschrift "Philips' Technische Rundschau", 25 (2) und der DE-OS 25 38 524 beschrieben. Diese bekannten Vorrichtungen bedienen sich zur Erzeugung eines Abdruckbildes der Totalreflektion und seiner Aufheb- barkeit. Hierfür wurde in fast jedem Fall ein reflektierendes Prisma mit ebener oder konkav geformter Auflage- und Kontaktfläche für den Finger verwendet. Um damit ein identisches Abdruckbild erzeugen zu können, ist in solchen Vorrichtungen zwischen Reflektionsprisma und Spiegeln eine optische Linse angeordnet. Hinter dem reflektierenden Prisma befinden sich ein oder mehrere Spiegel oder spiegel¬ ähnliche Elemente, über die die optischen Strahlen auf eine integrierte Brennebene geleitet werden. Bei Einrichtungen und Verfahren zur maschinellen Muster*- erkennung und Identifikation ist auch schon vorge¬ schlagen worden, auf die Herstellung eines unver¬ zerrten Abdrucks zu verzichten, was für die Auswer¬ tung und Vergleichbarkeit jedoch einen erheblichen Nachteil darstellt. Die bekannten Vorrichtungen leiden darüberhinaus an einer Reihe weiterer erheb¬ licher Nachteile, die eine umfangreichere Anwendung optischer Abdruckeinrichtungen bisher verhinderten bzw. nicht ermöglichten. Da diese Systeme eine optische Linse und hinter dem reflektierenden Prisma einen Spiegel oder ähnliche Elemente besitzen, erfordern sie eine integrierte Brennebene und damit den Anschluß speziell dafür eingerichteter Dokumenta- tions- oder AufZeichnungsgeräte, was bei allen bekannten Vorrichtungen erhebliche Herstellungs- und Betriebskosten bedeutet. Bei der in der Zeitschrift "Philips Technische Rundschau" beschriebenen Vorrich¬ tung sind z. B. aufgrund der integrierten Brennebene nur sehr teure Sofortbildaufnahmen möglich, die zudem nur eine Bildgröße der Abdruckbilder erlauben. Der Anschluß von handelsüblichen Dokumentations- und AufZeichnungsgeräten ist nicht möglich. Die Verwen¬ dung von Spiegeln läßt ferner nur relativ große, unhandliche und somit schwer transportable Vorrich¬ tungen zu, die zudem gegenüber Erschütterungen, Stößen u.s.w. sehr empfindlich sind, w-as bei diesen Vorrichtungen als weiterer Nachteil empfunden wird.In order to improve the taking of fingerprints compared to the long-known unclean, inaccurate and time-consuming method by coloring the finger and rolling it off on a paper base, devices have already been proposed which allow viewing, documentation and evaluation of fingerprints on an optical basis. Such devices are e.g. B. in the magazine "Philips' Technische Rundschau", 25 (2) and DE-OS 25 38 524 described. These known devices use the total reflection and its cancelability to generate an impression image. In almost every case, a reflective prism with a flat or concave contact and contact surface for the finger was used. In order to be able to generate an identical impression image, an optical lens is arranged in such devices between the reflection prism and mirrors. Behind the reflecting prism there are one or more mirrors or mirror-like elements via which the optical beams are directed to an integrated focal plane. In the case of devices and methods for machine pattern recognition and identification, it has also already been proposed to dispense with the production of an undistorted impression, which, however, has a considerable impact on the evaluation and comparability Represents disadvantage. The known devices furthermore suffer from a number of further considerable disadvantages which hitherto have prevented or not made possible a more extensive use of optical impression devices. Since these systems have an optical lens and a mirror or similar elements behind the reflecting prism, they require an integrated focal plane and thus the connection of specially designed documentation or recording devices, which means considerable manufacturing and operating costs for all known devices. In the device described in the magazine "Philips Technische Rundschau" z. B. due to the integrated focal plane, only very expensive instant image recordings are possible, which also only allow one image size of the imprint images. It is not possible to connect commercially available documentation and recording devices. The use of mirrors also allows only relatively large, bulky and therefore difficult to transport devices, which are also very sensitive to shocks, impacts, etc., which is perceived as a further disadvantage in these devices.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die die Abbildung, Betrachtung, Dokumentation und direkte automatische Auswertung von schiefwinklig zur Abbildungsebene angeordneten Gegenständen gestattet, wobei ohne Verwendung von Spiegeln oder spiegelähn¬ lichen Elementen ein identisches unverzerrtes Abdruckbild erzeugt werden soll.The object of the invention is to provide a generic device which allows the imaging, viewing, documentation and direct automatic evaluation of objects arranged at an oblique angle to the imaging plane, an identical undistorted impression image being generated without the use of mirrors or mirror-like elements.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß der reflektierende Körper allgemein als Glaskörper, insbesondere als Reflektionsprisma ausgebildet ist, daß zwischen diesem Reflektionspris¬ ma und dem abbildungsseitigen Endabschnitt der Vorrichtung eine Anordnung von Ablenkprismen oder Ablenkkeilen zur Bildfeldebnung des abzubildenden Gegenstandes sowie zum Ausgleich des Astigmatismus und eine erste und ggf. zweite anamorphotische optische Linsenanordnung ausgebildet ist '.Hierdurch wird der Effekt erzielt, daß die Bildfeldebnung durch das erste Ablenkprisma durch das zweite zur Linse gelegene Ablenkprisma geringer aufgehoben wird als der Ausgleich des Astigmatismus, wodurch beide Ablenkprismen in Kombination eine Bildfeldebnung ohne Auftreten von Astigmatismus bei naher Bild- und Gegenstandsebene ermöglichen. Der sehr hohe Kontrast und die verwischungs- und fleckenfreie Aufnahme ermöglichen eine automatische Auswertung. Das Hervortreten feiner Details des abzubildendenAccording to the invention, the object is achieved in that the reflecting body is generally designed as a glass body, in particular as a reflection prism, between the reflection prism and the end section on the image side Means an arrangement of deflecting prisms or Ablenkkeilen the field flatness of the object to be imaged, as well as to compensate for the astigmatism and a first and possibly second anamorphic optical lens array is formed '.Hierdurch is achieved the effect that the flatness of field located by the first deflection prism through the second to the lens Deflection prism is lifted less than the compensation of the astigmatism, whereby both deflection prisms in combination enable a flattening of the image field without the occurrence of astigmatism at a close image and object level. The very high contrast and the smudge-free and stain-free image enable automatic evaluation. The emergence of fine details of the subject
Gegenstandes wie z. B. der Fingerleisten ermöglicht eine sicherere Auswertung wie von verschiedenartigen Fingerleistenmerkmale. Durch die einfache Handhabung werden Fehler bei der Abdrucknahme ausgeschaltet. Die einfache Ausbildung des optischen Systems ist sehr robust und unempfindlich gegen mechanische Einflüsse wie Erschütterungen und kann zudem relativ klein und leicht ausgebildet werden. Hierdurch ist die erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung einfach zu transportieren. Da nur wenige optische Bauelemente erforderlich sind, sind die Herstellungskosten relativ gering. Von weiterem Vorteil ist die Möglichkeit, handelsübliche oder spezifische Abbildungs- oder Aufnahmeeinrichtun¬ gen anschließen zu können. Bei konkavgewölbter Auflagefläche am Reflektionsprisma ist es auch möglich, gewölbte Gegenstände mit einer Aufnahme erfassen zu können.Item such as B. the finger strips enables a more secure evaluation of different types of finger strip features. Due to the simple handling, errors in taking impressions are eliminated. The simple design of the optical system is very robust and insensitive to mechanical influences such as vibrations and can also be made relatively small and light. As a result, the device according to the invention is easy to transport. Since only a few optical components are required, the manufacturing costs are relatively low. A further advantage is the possibility of being able to connect commercially available or specific imaging or recording devices. With a concavely curved contact surface on the reflection prism, it is also possible to be able to detect curved objects with one receptacle.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteran- Sprüchen beschrieben. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher erläutert wird. Es zeigtFurther features of the invention are described in the subclaims. In the drawings, an embodiment of the invention is shown, which is explained in more detail below. It shows
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schaubildlichen Ansicht von obenFig. 1 shows the device according to the invention in a perspective view from above
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht auf den das Reflektionsprisma aufweisenden Gehäuseab¬ schnitt2 shows the device according to FIG. 1 in a diagrammatic view of the housing section having the reflection prism
Fig. 3 d e optische Einrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schematischen perspektivischen AnsichtFig. 3 d e optical device of the device of FIG. 1 in a schematic perspective view
Fig. 4a die optische Einrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 in einer schematischen Seitenansicht4a shows the optical device of the device according to FIGS. 1 and 2 in a schematic side view
Fig. 4b die optische Einrichtung zur Beseitigung des Astigmatismus in einer "schematischen Ansicht4b shows the optical device for eliminating the astigmatism in a " schematic view
Fig. 4c eine Ausführungsform der Vorrichtung nachFig. 4c shows an embodiment of the device
Fig. 1 und 3 mit Darstellungen des optischen Strahlengangs in einer schematischen Seitenansicht1 and 3 with representations of the optical beam path in a schematic side view
Fig. 5a eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer Faserplatte zur Bildfeldebnung in einer schematischen Seitenansicht5a shows a further embodiment of the device according to FIG. 1 with a fiberboard for flattening the image in a schematic side view
Fig. 5b eine vergrößerte Detailansicht der5b is an enlarged detail view of the
Vorrichtung in einer Seitenansicht Fig. 6a mögliche Ausführungsformen der Auflage- bis 6d fläche für abzubildende GegenständeDevice in a side view Fig. 6a possible embodiments of the support to 6d area for objects to be imaged
Die Vorrichtung 25 weist ein Gehäuse 24 mit einem gegenstandsseitigen Endabschnitt 22 und einem abbildungsseitigem Endabschnitt 23 -auf (Fig. 1 und 2). An dem gegenstandsseitigen Endabschnitt 22 ist die Auflagefläche 6 des Reflektionsprismas 4 ausge¬ bildet. An dem abbildungsseitigen Endabschnitt 23 ist ein Anschlußmittel 19 vorgesehen um ein Anschlußglied 20 wie ein Verlängerungsteil, eine optische Wieder¬ gabeeinrichtung oder eine optische Auswertungsein¬ richtung anschließen zu können. Die optische Anord¬ nung der Vorrichtung 25 besteht aus einem Reflek- tionsprisma 3, einem Ablenkprisma 8 zur Bildfeld¬ ebnung, die begrifflich auch als anamorphotischen Vergrößerung bekannt ist, einem Ablenkprisma 13 zur Beseitigung des Astigmatismus, sowie einer optischen Linse 17 (Fig. 4a). Vor der Lichteinfallfläche 4 des Reflektionsprismas 3 ist eine Beleuchtungseinrichtung 1 angeordnet. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 1 und der Lichteinfallfläche 4 befindet sich eine Streuscheibe 2 zur Vergleichmäßigung der Lichtstrah¬ len. Die Basis des Reflektionsprismas 3 ist als Auflagefläche 6 ausgebildet, auf die der abzubildende Gegenstand 7 wie z. B. ein Finger gelegt werden muß.The device 25 has a housing 24 with an object-side end section 22 and an imaging-side end section 23 (FIGS. 1 and 2). The bearing surface 6 of the reflection prism 4 is formed on the object-side end section 22. A connection means 19 is provided on the imaging-side end section 23 in order to be able to connect a connection member 20 such as an extension part, an optical reproduction device or an optical evaluation device. The optical arrangement of the device 25 consists of a reflection prism 3, a deflection prism 8 for leveling the image field, which is also known conceptually as an anamorphic magnification, a deflection prism 13 for eliminating the astigmatism, and an optical lens 17 (FIG. 4a ). An illumination device 1 is arranged in front of the light incidence surface 4 of the reflection prism 3. There is a diffusing screen 2 between the lighting device 1 and the light incidence surface 4 to make the light rays more uniform. The base of the reflection prism 3 is designed as a support surface 6 on which the object 7 to be imaged, such as. B. a finger must be placed.
Das Ablenkprisma 8 zur Bildfeldebnung ist zum Reflektionsprisma 3 derart angeordnet, daß die Lichteinfallfläche 9 und Lichtausfallfläche 10 des Ablenkprismas 8 im spitzen Winkel zueinander und schräg zur Lichtausfallfläche 5 des Reflektionspris¬ mas 3 angeordnet sind. Die Prismenbasis 11 des Ablenkprismas 8 ist dem äußeren Strahlengang 12 abgewandt stumpfwinklig zur Lichtausfallfläche 5 des Reflektionsprismas 3 ausgerichtet. Die Lichteinfallfläche 14 und Lichtausfallfläche 15 des Ablenkprismas 13 ist schräg zur Lichtausfall¬ fläche 10 des Ablenkprismas 8 derart ausgerichtet, daß die Prismenbasis 16 von der Lichtausfallfläche 10 einen größeren Abstand aufweist, als der Spitzenab¬ schnitt des Ablenkprismas 13-The deflection prism 8 for flattening the field of view is arranged in relation to the reflection prism 3 in such a way that the light incidence surface 9 and the light emission surface 10 of the deflection prism 8 are arranged at an acute angle to one another and obliquely to the light emission surface 5 of the reflection prism 3. The prism base 11 of the deflection prism 8 is oriented away from the outer beam path 12 at an obtuse angle to the light-emitting surface 5 of the reflection prism 3. The light incident surface 14 and light incident surface 15 of the deflecting prism 13 is oriented obliquely to the light incident surface 10 of the deflecting prism 8 such that the prism base 16 is at a greater distance from the light incident surface 10 than the tip section of the deflecting prism 13-
Hinter der optischen Linse 17 ist ein Ob ektivgehäuse 18 angedeutet, an dem ein Anschlußmittel 19 für Anschlußglieder 20 ausgebildet ist.Behind the optical lens 17, an effective housing 18 is indicated, on which a connecting means 19 for connecting members 20 is formed.
Es ist auch möglich, statt je eines Ablenkprismas 8, 13 zwei oder mehrere Ablenkprismen oder aber Ablenk¬ keile zu verwenden.It is also possible to use two or more deflecting prisms or deflecting wedges instead of one deflecting prism 8, 13 each.
Bei der in Fig. 4a dargestellten Anordnung wird durch das Ablenkprisma 8 bei einem bestimmten Prismenwinkel und entsprechender Stellung dieses Ablenkprismas 8 zum Reflektionsprisma 3 und zur Linse 17 die Aufhe- bung der perspektivischen Verzerrung bewirkt, die auftritt, wenn man -wie erforderlich- im Winkel von etwa 45° durch eine der beiden Kathete-nseiten auf die reflektierende Hypotenusenfläche blickt. Das Ablenk¬ prisma 8 bewirkt somit eine Bildfeldebnung, die der perspektivischen Verzerrung entgegenwirkt bzw. sie aufhebt. Dieser Vorgang ist in Fig. 4b schematisch dargestellt. Ferner kann dieses Ablenkprisma 8 gleichzeitig einen Schärfetiefenunterschied aus¬ gleichen, der bei einer solchen perspektivischen Betrachtung entsteht. Es erfolgt eine Bildfeldebnung. Das zur Lichtausfallfläche 10 des Ablenkprismas 8 im Abstand folgende Ablenkprisma 13> das einen erheblich geringeren Prismenwinkel besitzt als das erste Ablenkprisma 8, dient vornehmlich dazu, den beim Strahlendurchgang- angedeutet durch den äußerenIn the arrangement shown in FIG. 4a, the deflection prism 8 at a certain prism angle and corresponding position of this deflection prism 8 relative to the reflection prism 3 and to the lens 17 cancels out the perspective distortion that occurs when, as required, at an angle looks at the reflecting hypotenuse surface from about 45 ° through one of the two sides of the catheter. The deflection prism 8 thus brings about a flattening of the image field, which counteracts or eliminates the perspective distortion. This process is shown schematically in Fig. 4b. Furthermore, this deflection prism 8 can at the same time compensate for a difference in depth of focus that arises from such a perspective view. The field of view is flattened. The deflecting prism 13 > which is at a distance from the light-emitting surface 10 of the deflecting prism 8 and which has a considerably smaller prism angle than the first deflecting prism 8 serves primarily for that indicated by the outer one during the passage of rays
Strahlengang 12 und inneren Strahlengang 1 a - durch das größere Ablenkprisma 8 entstandenen Astigmatismus aufgrund geeigneter umgekehrter Schrägstellung bei entsprechender Entfernung zu diesem und zur Linse 17 auszugleichen. Da das Ablenkprisma 13 in geringerem Maße auch auf die Bildfeldebnung und auf die Schär¬ fentiefe einwirkt, ist das erste Ablenkprisma 8 in seinem Prismenwinkel und seiner Stellung so zu wählen, daß es diesen Effekten des zweiten Ablenk¬ prismas 13 Rechnung trägt, um ein völlig identisches und durchgehend scharfes Abdruckbild zu erhalten.Beam path 12 and inner beam path 1 a - astigmatism caused by the larger deflection prism 8 due to a suitable reverse inclination corresponding distance to this and to compensate for the lens 17. Since the deflecting prism 13 also acts to a lesser extent on the image field leveling and on the depth of field, the first deflecting prism 8 in its prism angle and its position must be selected so that it takes these effects of the second deflecting prism 13 into account by a completely to get identical and consistently sharp impression.
Die Parameter des optischen Systems werden auch durch die Länge des an die Linse 17 anschließenden Objek¬ tivrohrs oder einer Einrichtung mit ähnlicher Funktion sowie die Brennweite der Linse 17 mitbe¬ stimmt. Die Vorrichtung 25 ermöglicht es somit, den Astigmatismus bei naher Gegenstandsebene und naher Bildebene auszuschalten bzw. auszugleichen. Unter¬ schiede der meridionalen und sagittalen Schnittweiten treten nicht auf.The parameters of the optical system are also determined by the length of the objective tube adjoining the lens 17 or a device with a similar function and the focal length of the lens 17. The device 25 thus makes it possible to switch off or compensate for the astigmatism in the near object plane and near image plane. There are no differences in the meridional and sagittal focal lengths.
Wie in Fig. 3 dargestellt kann die beschriebeneAs shown in Fig. 3, the described
Vorrichtung eine konkav gewölbte Auflagefläche 6 an dem Reflektionsprisma 3 aufweisen. Ferner ist es möglich, ergänzend zu den Ablenkprismen 8, 13 weitere anamophotische Linsen 44, 45 im Rahmen der Ablenk- prismenanordnung 36 vorzusehen. Die Linsenanordnung 37 kann aus einer optischen Linse 17 und einer optischen Linse 38 bestehen.Device have a concavely curved support surface 6 on the reflection prism 3. In addition to the deflection prisms 8, 13, it is also possible to provide further anamophotic lenses 44, 45 within the scope of the deflection prism arrangement 36. The lens arrangement 37 can consist of an optical lens 17 and an optical lens 38.
In Fig. 4c ist der lichtoptische Strahlengang 27 einer versuchsweise ausgebildeten Ausführungsform der Vorrichtung 25 dargestellt. Die Zwischenstrahlen 29 werden ausgangsseitig durch eine Linsenanordnung 37 geführt, die aus den optischen Linsen 17, 38, 39 besteht.4c shows the light-optical beam path 27 of an experimentally designed embodiment of the device 25. The intermediate beams 29 are guided on the output side through a lens arrangement 37, which consists of the optical lenses 17, 38, 39.
Es ist auch möglich, zur Abbildung eines Gegenstandes 7 eine Vorrichtung 30 auszubilden, die in Fig. 5a schematisch dargestellt ist. Diese Vorrichtung 30 besteht aus einem Reflektionsprisma 3 mit einer konkav ausgebildeten Auflagefläche 6, das somit als Auflageprisma ausgebildet ist. Diesem Reflektions¬ prisma 3 sind zwei Ablenkprismen 8, 13 nachgeordnet, hinter denen die anamorphotische Linsenandordnung 36 bestehenden aus den anamorphotischen Linsen 32, 33, 34 ausgebildet ist. Die anamorphotische Linsenan¬ ordnung 37 besteht aus den lichtoptischen anamor¬ photischen Linsen 17, 38, 39. Die aus der Linse 39 austretenden optischen Strahlen 29 werden durch eine Durchbrechung 41 in dem Gehäuse 21 einer Zylinder¬ linse 40 zugeführt, hinter der eine lichtoptische Eigenschaften aufweisende Faserplatte 35 angeordnet ist. Es ist auch möglich, diese Faserplatte 35 oder aber eine weitere Faserplatte 35 innerhalb derIt is also possible to design a device 30 for imaging an object 7, which is shown schematically in FIG. 5a. This device 30 consists of a reflection prism 3 with a concave support surface 6, which is thus designed as a support prism. This reflection prism 3 is followed by two deflection prisms 8, 13, behind which the anamorphic lens arrangement 36 consisting of the anamorphic lenses 32, 33, 34 is formed. The anamorphic lens arrangement 37 consists of the light-optical anamorphic lenses 17, 38, 39. The optical rays 29 emerging from the lens 39 are fed through an opening 41 in the housing 21 to a cylindrical lens 40, behind which there are light-optical properties having fiberboard 35 is arranged. It is also possible to use this fiberboard 35 or another fiberboard 35 within the
Vorrichtung zwischen den Anlenkprismen 8, 13 oder aber einer der Linsenanordnung 36, 37 vorzusehen. Ferner kann auch eine Faserplatte 35 hinter dem Reflektionsprisma 3 vorgesehen werden. Es ist auch möglich, statt der anamorphotischen Lisenanordnungen 36, 37 nur Phaserplatten 35 zu verwenden. Durch die entsprechende Einfügung eines vor-, zwischen- oder nachgeordneten besonderen optischen Systems mit mindestens einer Faserplatte 35 kann entweder die gesamte Bildfeldebnung oder aber nur eine restliche noch erforderliche Bildfeldebnung bewirkt werden.To provide a device between the articulation prisms 8, 13 or one of the lens arrangements 36, 37. Furthermore, a fiberboard 35 can also be provided behind the reflection prism 3. It is also possible to use only phaser plates 35 instead of the anamorphic Lisen arrangements 36, 37. By appropriately inserting an upstream, intermediate or downstream special optical system with at least one fiberboard 35, either the entire image field leveling or only a remaining image leveling that is still required can be effected.
Die Auflagefläche 6 des Reflektionsprismas 3 kann unterschiedlich konkav ausgebildet sein, je nach dem, welcher Gegenstand wie z. B. Finger auf der Auflage¬ fläche 6 abgelegt, werden soll. Es ist auch möglich, an dem gegenstandsseitigen Endabschnitt 22 der Vorrichtung 25, 30 mehrere Auflageflächen 6 mit unterschiedlich konkaver Wölbung vorzusehen. Wie in Fig. 2 durch Strichlinien angedeutet kann dieThe bearing surface 6 of the reflection prism 3 can be made differently concave, depending on which object such. B. fingers are placed on the support surface 6. It is also possible to provide a plurality of contact surfaces 6 with different concave curvature on the object-side end section 22 of the device 25, 30. As indicated in Fig. 2 by dashed lines
Auflagefläehe 6 auch durch entsprechend ausgebildete konvexe, konkave oder ebene Flächenabschnitte so ausgebildet werden, daß eine ganze Hand auf die Auflagefläche 6 aufgelegt werden kann. Bei der gewölbten Ausbildung der Auflagefläche 6 wird die Beleuchtungseinrichtung 1 so ausgebildet, daß die Auflagefläche 6 gleichmäßig ausgeleuchtet werden kann.Support surface 6 are also formed by appropriately trained convex, concave or flat surface sections so that a whole hand on the Support surface 6 can be placed. When the support surface 6 is curved, the lighting device 1 is designed such that the support surface 6 can be illuminated uniformly.
Um die Baulänge der Vorrichtung 25, 30 zu verkürzen, ist es möglich, im Bereich des lichtoptischen Strahlenganges 27 in dem Gehäuse 21 an sich bekannte Umlenkspiegel zur Ümlenkung der optischen Strahlen 29 vorzusehen.In order to shorten the overall length of the device 25, 30, it is possible to provide deflection mirrors, known per se, for deflecting the optical beams 29 in the region of the light-optical beam path 27 in the housing 21.
Nach dem Prinzip der beschriebenen Vorrichtungen 25, 30 können nicht nur ebene schiefwinklig angeordnete Gegenstände abgebildet werden, sondern auch gerade angeordnete bzw. leicht gewölbte. According to the principle of the devices 25, 30 described, not only flat objects arranged at an oblique angle can be imaged, but also straight objects or slightly curved ones.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zur verzerrungsfreien Abbildung von zur Abbildungsebene ausgerichteten Gegenständen unter Verwendung eines reflektierenden Körpers , der von einer Lichtquelle beaufschlagt wird und dem abzu- bildenden Gegenstand zugeordnet ist, insbesondere zur Erfassung, Untersuchung und Identifikation von Fingerabdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Körper allgemein als Glaskörper, insbesondere als Reflektionsprisma (3) ausgebildet ist, daß zwischen diesem ersten Reflektionsprisma1. Device for distortion-free imaging of objects aligned to the imaging plane using a reflective body which is acted upon by a light source and is associated with the object to be imaged, in particular for detecting, examining and identifying fingerprints, characterized in that the reflective body is general is designed as a glass body, in particular as a reflection prism (3), that between this first reflection prism
(3) und dem abbildungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (25, 30) eine Anordnung von Ablenk¬ prismen (8, 13) oder Ablenkkeile zur Bildfeldebnung des abzubildenden Gegenstandes (7) sowie zum Ausgleich des Astigmatismus und eine erste und ggf. eine zweite anamorphotische optische Linsenanordnung (36, 37) ausgebildet ist.(3) and the imaging-side end section (23) of the device (25, 30) an arrangement of deflecting prisms (8, 13) or deflecting wedges for flattening the image field of the object (7) to be imaged and for compensating for astigmatism and a first and possibly a second anamorphic optical lens arrangement (36, 37) is formed.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Reflektionsprisma (3) eine Auflage¬ fläehe (6) aufweist, und daß die erste optische Linsenanordnung (3) aus anamorphotischen Linsen (32, 33, 34) und die zweite optische Linsenanordnung (37) aus einer an sich bekannten anamorphotischen optischen Linse (17) oder einer Anordnung an sich bekannter anamorphotischer optischer Linsen (17, 38, 39) besteht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first reflection prism (3) has a rest surface (6), and that the first optical lens arrangement (3) made of anamorphic lenses (32, 33, 34) and the second optical lens arrangement (37) consists of a known anamorphic optical lens (17) or an arrangement of known anamorphic optical lenses (17, 38, 39).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildfeldebung ein oder mehrere Ablenkprismen (8) oder Ablenkkeile verwendet werden. 3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that one or more deflecting prisms (8) or deflecting wedges are used for image field training.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zum Ausgleich des Astigmatismus ein oder mehrere Ablenkprismen (13) oder Ablenkkeile verwendet werden.4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized gekenn¬ characterized in that one or more deflecting prisms (13) or deflecting wedges are used to compensate for the astigmatism.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,. dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (17) zwischen dem Ablenkprisma (13) oder Ablenkkeil und dem abbil- dungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (24) angeordnet ist.5. The device according to claim 1 to 4 ,. characterized in that the lens (17) is arranged between the deflecting prism (13) or deflecting wedge and the end section (23) of the device (24) on the imaging side.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Linse (17) in ein Objektiv integriert ist.6. The device according to claim 1 to 5, characterized gekenn¬ characterized in that the lens (17) is integrated in a lens.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ablenkprisma (8) oder der Ablenk¬ keil zur anamorphotischen Vergrößerung zum Reflek¬ tionsprisma (3) derart angeordnet ist, daß die Lichteinfallfläche (9) und Lichtausfallfläche (10) des Ablenkprismas (8) im spitzen Winkel zueinander und schräg zur Lichtausfallfläche (5) des Reflek¬ tionsprismas (3) angeordnet sind und daß die Prismenbasis (11) des Ablenkprismas (8) dem äußeren Strahlengang (12) abgewandt stumpfwinklig zur7. The device according to claim 1 to 6, characterized gekenn¬ characterized in that the deflecting prism (8) or the deflecting wedge for anamorphic enlargement to the reflecting prism (3) is arranged such that the light incident surface (9) and light incident surface (10) of the deflecting prism (8) are arranged at an acute angle to one another and obliquely to the light-emitting surface (5) of the reflection prism (3) and that the prism base (11) of the deflecting prism (8) faces away from the outer beam path (12) at an obtuse angle to
Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) ausgerichtet ist.Light failure surface (5) of the reflection prism (3) is aligned.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß bei Anordnung von zwei Ablenkprismen8. The device according to claim 1 to 7, characterized in that when two deflection prisms are arranged
(8) oder Ablenkkeilen zur anamorphotischen Vergröße¬ rung hinter der Lichtausfallfläche (5) des Reflek¬ tionsprismas (3) das erste Ablenkprisma einen größeren brechenden Winkel als das zweite Ablenk- prisma aufweist, daß die erste Fläche des ersten(8) or deflecting wedges for anamorphic enlargement behind the light failure surface (5) of the reflection prism (3) the first deflecting prism has a larger refractive angle than the second deflecting prism that the first surface of the first
Ablenkprismas schräg zur Lichtausfallfläche (5) des Reflektionsprismas (3) steht und mit der Prismenbasis zur Lichteinfallfläche (4) des Reflektionsprismas (3) orientiert ist und daß das zweite Ablenkprisma schräg zur Abbildungsebene und schräg zur Lichtaus¬ fallfläche des ersten Ablenkprismas ausgerichtet ist, wobei die Prismenbasis des zweiten Ablenkpris- mas der Seite des Strahlengangs zugeordnet ist, auf der sich beim ersten Ablenkprisma der Prismenwinkel befindet.Deflection prism is at an angle to the light exit surface (5) of the reflection prism (3) and with the prism base to the light incidence surface (4) of the reflection prism (3) is oriented and that the second deflecting prism is oriented obliquely to the imaging plane and obliquely to the light-emitting surface of the first deflecting prism, the prism base of the second deflecting prism being assigned to the side of the beam path on which the prism angle is located in the first deflecting prism.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß an dem abbildungsseitigen Endabschnitt (23) der Vorrichtung (24) ein oder mehrere An¬ schlußmittel (19) für ein Anschlußglied (20) wie Verlängerungsteil, optische Wiedergabeeinrichtung oder optische Auswerteinrichtung angeordnet ist.9. The device according to claim 1 to 8, characterized in that on the image-side end portion (23) of the device (24) one or more connection means (19) for a connecting member (20) such as extension part, optical display device or optical evaluation device is arranged.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reflektionsprisma (3) eine der Kontur des abzubildenden Gegenstandes (7) angepaßte konkav gewölbte Auflagefläche (6) ausgebildet ist.10. The device according to claim 1 and 2, characterized in that in the reflection prism (3) one of the contour of the object to be imaged (7) adapted concavely curved bearing surface (6) is formed.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß in der Auflagefläche (6) eine dem abzu¬ bildenden Gegenstand (7) zugeordnete und zur Anordnung der Ablenkprismen (9, 13) ausgerichtete optische Durchbrechung (31) ausgebildet ist.11. The device according to claim 10, characterized gekennzeich¬ net that an optical opening (31) is formed in the bearing surface (6) associated with the object to be imaged (7) and is arranged to arrange the deflecting prisms (9, 13).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Beleuchtungseinrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß die Auflagefläche (6) gleich¬ mäßig ausgeleuchtet wird.12. The apparatus according to claim 10, characterized gekennzeich¬ net that the lighting device (1) is designed such that the bearing surface (6) is evenly illuminated.
13« Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (6) zur Auflage eines oder mehrerer Finger oder einer Hand ausgebildet ist . 13 «Device according to claim 10 to 12, characterized in that the support surface (6) is designed to support one or more fingers or one hand.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Reflektionsprisma (3) mehrere Auflageflächen (6) für eine unterschiedliche Form aufweisende Gegenstände (7) ausgebildet sind.14. The apparatus according to claim 10 to 13, characterized in that on the reflection prism (3) a plurality of contact surfaces (6) for a different shape objects (7) are formed.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14', dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Bildfeldebnung der konkav oder konvex gewölbten Auflagefläche (6) den Ablenkprismen (8, 13,) eine oder mehrere anamorphotische Linsen- anordnung (36, 37) vor-, zwischen- oder nachge¬ schaltet ist.15. The apparatus of claim 1 to 14 ', characterized gekenn¬ characterized in that for flattening the concave or convex bearing surface (6) the deflection prisms (8, 13,) one or more anamorphic lens arrangement (36, 37), is connected between or nachge¬.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Bildfeldebnung der konkav oder konvex gewölbten Auflageflächen (6) des Reflek¬ tionsprismas (3) den Ablenkprismen (8, 13; 32, 33, 34) eine oder mehrere ein Zwischenbild erzeugende optisch leitende Faserplatten (35) vor-, zwischen- oder nachgeschaltet sind.16. The apparatus according to claim 1 to 14, characterized gekenn¬ characterized in that for flattening the concave or convex bearing surfaces (6) of the reflection prism (3) the deflection prisms (8, 13; 32, 33, 34) one or more one Optically conductive fiberboard (35) producing the intermediate image are connected upstream, intermediate or downstream.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich¬ net, daß vor der Faserplatte (35) eine Zylinderlinse (40) od. dgl. angeordnet ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized gekennzeich¬ net that a cylindrical lens (40) or the like. Is arranged in front of the fiberboard (35).
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen dem Ablenkprisma (13) und dem .abbildungsseitigen Endabschnitt (23) statt der anamorphotischen optischen Linsenanordnung (36, 37) Phaserplatten (35) angeordnet sind.18. The apparatus according to claim 1 to 16, characterized gekenn¬ characterized in that between the deflecting prism (13) and the .image-side end portion (23) instead of the anamorphic optical lens arrangement (36, 37) phaser plates (35) are arranged.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in dem Bereich des lichtoptischen Strahlengangs (27) in dem Gehäuse (21) Umlenkspiegel zur Ümlenkung der optischen Strahlen (29) angeordnet sind. 19. The apparatus of claim 1 to 18, characterized gekenn¬ characterized in that in the region of the light-optical beam path (27) in the housing (21) deflecting mirrors for deflecting the optical beams (29) are arranged.
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