WO2010017858A1 - Vorrichtung zur aufnahme von biometrischen daten - Google Patents

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WO2010017858A1
WO2010017858A1 PCT/EP2009/004221 EP2009004221W WO2010017858A1 WO 2010017858 A1 WO2010017858 A1 WO 2010017858A1 EP 2009004221 W EP2009004221 W EP 2009004221W WO 2010017858 A1 WO2010017858 A1 WO 2010017858A1
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WO
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lighting
finger
hand
illumination
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/004221
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English (en)
French (fr)
Inventor
Chris Maurer
Roger Van Diepen
Original Assignee
Tbs North America Inc.
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Filing date
Publication date
Application filed by Tbs North America Inc. filed Critical Tbs North America Inc.
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Priority to US12/737,757 priority patent/US9036160B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1312—Sensors therefor direct reading, e.g. contactless acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/145—Illumination specially adapted for pattern recognition, e.g. using gratings
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/107—Static hand or arm
    • G06V40/11—Hand-related biometrics; Hand pose recognition

Definitions

  • the invention relates to a device for recording biometric data, such as finger and / or hand lines, wherein on the device a system for the hand or fingers and a lighting unit is provided.
  • Devices described in the beginning are known in the art. From the prior art, a solution is known, which shows that the fingerprint is taken with a light beam with successive scans over the fingerprint, this and the light beam are moved relative to each other.
  • the invention is based on a device, as described above, and proposes that a movable, positionable lighting unit and / or a movable, positionable system and a positioning control is provided and the device is characterized in that the positioning control information evaluates the position and / or size and / or orientation of the fingers and / or hand.
  • the system serves to provide the hand, usually the carpal or palm, a corresponding abutment.
  • the system can be designed, for example, as a support, so the hand rests on the system, or the system is arranged above the palm, for example, when the hand is pressed with the palm up against the system.
  • the system can also be oriented vertically.
  • a moveable, positionable lighting unit is preferred, which is preferably combined, for example, with a fixed attachment for the hand.
  • This is also the variant of the invention, which is explained in the accompanying figures.
  • the invention is in no way limited to this.
  • provision is made for providing a movable, positionable system which is preferably combined with a stationary lighting unit. On such a combination, a relative positioning of the fingers or hands with respect to the lighting unit is possible to achieve relatively good images in a reasonable time.
  • both the lighting unit and the installation can be moved and positioned.
  • a very fast mutual alignment is achieved because the positioning movements are distributed to the two elements, the lighting unit and the system.
  • the known device of the prior art which performs a sequential scan over the fingerprint, has the disadvantage that there are no further components between the illumination unit or the system and the hand or the fingers. Consequently, contactless recording of the biometric data by the prior art references is not known because there the fingers rest on a disk. Furthermore, this reference does not disclose that the positioning controller evaluates information about the position and / or size and / or orientation of the fingers and / or the hand. Rather, there is disclosed only that a converter is provided which generates a signal when a support on which, for example, the fingers rest or the hand rests, is moved by a predetermined distance.
  • An essential advantage of the invention is that there are no further components between the illumination unit and the hand or fingers, in particular the recording of the biometric data takes place without contact.
  • the contactless scanning of the surface and the acquisition of the corresponding image results in an absolutely distortion-free image of the finger or of the hand lines, which considerably facilitates comparability.
  • transparent support window on which the fingers are to be placed is omitted. This also improves the recording quality itself, namely sweat, dirt and other deposits on these Auflägeppern otherwise affect the visual representation. Since these existing of transparent materials conditions are not provided according to the invention, in a simple way an improvement Image quality gained.
  • a positioning control is provided in a variant according to the invention for positioning the lighting unit or the system.
  • Information about the position, size and / or orientation of the fingers or the hand is evaluated with the aid of the positioning control. It is possible according to the invention that with the aid of the device according to the invention both only the image of a finger or the image of several fingers are recorded simultaneously. But to take into account the relatively complex optical conditions, an optimal positioning of the system or the lighting unit is provided. For this purpose, first the exact position, size and orientation of the finger or the fingers and / or the hand is necessary.
  • the device according to the invention is in particular equipped with a positioning sensor, which transmits to the positioning control information about the position, size and / or orientation of the fingers and / or the hand.
  • the positioning sensor depending on the design of the device, also transmits information from hand areas or even multiple fingers.
  • the positioning sensor here is, for example, a surface camera or a line camera (CCD), and with suitable algorithmic rules, the direction, ie the orientation, of the ideally assumed cylinder as a finger and the end thereof are determined by the preferred spread of the positioning of the positioning sensor.
  • the positioning controller determines the respective coordinates to which either the installation and / or the illumination unit is to be positioned, to create an optimal picture or recording.
  • the positioning sensor is fixedly mounted on the device.
  • the positioning sensor is skillfully arranged on the side of the hand or the finger, which is opposite to the lighting unit.
  • the lighting unit is arranged below the hand or the finger, then the positioning sensor is provided above.
  • the space in the device is optimally utilized and the individual elements do not disturb each other.
  • the kinematic reversal is also included according to the invention, that is, if the lighting unit is arranged above the hand, the positioning sensor is cleverly provided below the hand. In principle, it is also possible that the positioning sensor and the lighting unit are both provided on the same side of the hand.
  • the positioning sensor is designed to ride along with the lighting unit or the system.
  • a different spectral range is used as for the recording of the finger or the hand. It has been found for this purpose, for example, infrared light as favorable. However, any other spectral range can also be used. Of course, the position adjusted with respect to its spectral sensitivity to this wavelength interval. Under certain circumstances, you can then without additional lighting, if you turn off the sensitivity of the camera on the heat development of the human hand or the finger. Otherwise, for example, a corresponding illumination is arranged on the side of the hand facing away from the positioning sensor, and the sensor detects the shadow image. In order not to frighten the user, it cleverly works with wavelengths that are not registered by humans and / or worked with illuminances that are also unnoticeable or harmless to humans.
  • a movability or positionability of the lighting unit or the system is proposed.
  • this requires a corresponding drive, either for the lighting unit and / or the system.
  • the position coordinates determined by the positioning control are then given to the respective travel drive or rotary drive (see below).
  • the positioning sensor With the aid of the positioning sensor, the position, location and size of the finger, several fingers, a hand area or the hand is first determined and made available as the corresponding target coordinate. With the help of this target coordinate then the positioning control controls the corresponding travel drives so that the lighting unit or the system is optimally positioned.
  • the current position of the finger or hand area is still detected by the positioning sensor and information about position, size and / or orientation of the finger or hand area continuously for secondary gel purposes of travel drives or rotary actuators are transmitted to the positioning. If it turns out that during the alignment of the installation or lighting unit on a first finger, this finger slips or moves, the lighting unit or the installation must of course be able to follow this circumstance. Thus, a readjustment is established in order to ensure the best possible optical arrangement.
  • the position, size and / or orientation of the finger plays a role, depending on the embodiment either only the position or only the size or just the orientation of the finger or the hand area (several fingers, a part of the hand or the entire hand) is controlled and observed. This also applies elsewhere in this invention.
  • the positioning sensor determines the position, size and / or orientation of a second finger or hand area and transmits it to the positioning control, which determines the positioning data for it determines the traction drives so that after completion of the recording of the biometric data on the first finger or hand area positioning takes place on the second finger or hand area.
  • a simultaneous position detection is proposed, while the system or lighting unit still remains focused on the first finger or hand area. It is achieved with this proposal, a corresponding acceleration for the recording of the individual images, since already after completion of the recording for the first finger or hand area immediately a conversion of the system or the lighting unit to the second finger or hand area.
  • the lighting unit or the system can be moved and positioned in one or more planes along two axes that are angled, in particular at right angles to one another.
  • the plane is inventively arranged above or below the plant or the hand.
  • the invention provides that the plane is arranged above and / or below the system.
  • the arrangement of the system with respect to the movable lighting unit is very variable, the invention makes it possible to choose an arrangement in which the palm or the back of the hand is directed upwards. This then results in that the plane is arranged above the system, if the palm is oriented upwards. If the back of the hand is oriented upwards, the level is usually below the plant.
  • the plane is defined so that it is described by the guide rails, for example, a cross rail guide or the like.
  • two levels are provided for guiding the lighting unit and then arranged for stability reasons, a level above and a level below the system. In this case, these levels are not necessarily defined by the fact that a corresponding drive is provided on them.
  • a level is also defined by the fact that it serves the leadership (without drive).
  • the invention also includes a solution in which the plane is arranged laterally next to the system.
  • the plane is oriented vertically, for example, because the palms also lie substantially vertically oriented on the system.
  • Such an arrangement is very ergonomic, since it corresponds to the predominant position of the hand.
  • the system is designed for example as a contact edge. Often it will also be a corresponding area piece in the system to provide, for example, the palm or the palm a corresponding edition. This then also defines the orientation and orientation of the hand, and it is therefore advantageous if the plane is oriented substantially parallel thereto.
  • a plurality of lighting elements are provided on the lighting unit.
  • the lighting unit at least along one, preferably along two axes (in a plane), where appropriate, along three axes, so in space positionable.
  • the illumination unit has a rotary part which is rotatable about a rotational axis and carries the illumination elements, which can be moved and positioned by a rotary drive. This makes it possible that the illumination unit is optimally aligned with the position of the fingers, since the fingers are often spread apart and are therefore always arranged in their respective longitudinal axis by a certain pivot angle ⁇ to each other.
  • this physiognomy can be met, skillfully while the axis of rotation is angled, in particular oriented at right angles to the plane, this results from the geometric conditions.
  • the invention is not limited thereto, of course, differently oriented rotary axes or additionally oriented axes of rotation can be provided, whereby the lighting unit is a correspondingly comfortable in space movable and rotatable and thus positionable element.
  • a positioning control which detects the corresponding orientation of the fingers with the aid of the positioning sensor. This also results in a corresponding pivoting angle ⁇ about the axis of rotation, which is calculated and set to obtain an optimal recording.
  • the positioning control therefore also acts on a corresponding rotary drive.
  • the illumination unit is equipped with at least two types of different illumination elements which differ with respect to the radiated light color.
  • different light colors ie different spectral components.
  • the resulting recording depends on the sensitivity of the recording unit, ie the camera. If, for example, green and blue-sensitive cameras are used here, it is of course advantageous to adapt the light color used to this sensitivity.
  • spectral dyes or light colors naturally avoids a corresponding undesirable influence on the different light sources. This ultimately depends on the corresponding sensitivity.
  • a lighting of the surface as a whole done with the help of, for example, red light color corresponding orientation lines or other orientation aids are projected onto the surface, but not the basic lighting affect.
  • further illumination means are arranged in the device.
  • the light emitted by the illumination unit and the light emitted by the illumination means is the same or different light color.
  • the stationary in the device arranged lighting means also have illumination tasks to allow the best possible recording.
  • the illumination means can be integrated into the concept of using different light colors if correspondingly sensitive cameras are provided for this purpose.
  • directional light of the lighting elements of the lighting unit is used.
  • a so-called bright field illumination is provided.
  • the recording units observe the corresponding hand or finger area surface in total reflection. This concept significantly improves the quality of the recordings and makes it possible to create the desired recordings in a relatively short time. With this concept, a relatively high-contrast recording is achieved, in particular to distinguish the mountains at the finger lines of the delimiting valleys.
  • the use of a diffuse light field of the illumination unit is possible in the same way.
  • a correspondingly diffuse light field is achieved, for example, with the aid of the Ulbricht sphere or other optical assemblies that produce a diffuse light field.
  • the individual lighting elements have at least one luminous means and preferably an imaging optic with which the light area generated by the luminous means is imaged on a luminous area of the hand or of the finger. It is clear that with the individual lighting element not the entire hand or the entire finger is illuminated, although this is basically possible.
  • a lighting element has a plurality, at least at least two lighting means. Furthermore, at least two imaging optics are provided. The light areas generated by the light sources are imaged on the hand or the finger in different areas. Consequently, the solution according to the invention cleverly generates different light cones or luminous areas in different directions for different individual cameras at a geometrical location.
  • the invention is not limited thereto. At least Accordingly, it is provided according to the invention that the lighting element has at least one lighting means.
  • the illumination element has imaging optics in order to image the light area generated by the illumination means on a luminous area of the hand or of the finger.
  • the imaging optics consist at least of one or more of the following optical components, namely a diffuser, a lens, a Fresnel lens, a free-form mirror, a parabolic mirror, an objective, a mirror, a prism or the like.
  • a diffuser With the help of a diffuser the most homogeneous (with respect to the local resolution) light field is generated.
  • a lens or a Fresnel lens a corresponding focus on the respective area on the finger or the hand is achieved.
  • it is also possible to obtain a corresponding illustration by means of a mirror arrangement for example to achieve a free-form mirror or parabolic mirror. This concept is indicated for example in FIG. 6.
  • lighting elements are provided on both sides of the plant level defined by the system at the lighting unit, optionally separated by a free space at the level of the plant level.
  • This angle refers to the angular range around the finger axis and ensures that a recording of nail to nail is realized. Since the images are to be recorded in total reflection in order to achieve the best possible quality and the cameras of the recording unit are arranged below the support plane, As a result, individual lighting elements are arranged above the installation level, optionally separated by a free space at the level of the installation level.
  • a safety area is defined by means of a light curtain (light barrier as a planar element) to safely separate the hand of the movable elements of the movable lighting unit , For example, if the test person stretches their fingers downwards and injures the light curtain, this leads to an interruption of the movement of the lighting unit in order to reliably exclude possible risks of injury (for example crushing risks).
  • this side tracking camera which is arranged, for example, in front of the fingertips or laterally next to the fingers and is operated, for example, with infrared light (generally with light of a different light color than the light otherwise used in order to avoid corresponding negative influences) ,
  • the illumination unit is arranged above the support plane such that illumination of the finger takes place from above the nail bed.
  • the lighting elements on the lighting unit are arranged in a kind of partial trough shape corresponding to the surface of the lower side of the fingertip and thus form an illumination surface.
  • all illumination means then have a similar optical task with similar geometrical boundary conditions, namely to project a corresponding luminous area on the fingers or the hand.
  • This then leads to correspondingly similar lighting elements, which facilitates the production something.
  • the device sequentially records one finger after the other. Since a recording of nail bed to nail bed or nail to nail is to be achieved, it is advantageous that the fingers are spread accordingly and the lighting unit is able to illuminate the entire desired angle range, as described.
  • the illumination unit of the surface of the underside of the fingertip is modeled, which corresponds essentially to a partial trough shape. From this proposal according to the invention it follows that a partial trough-shaped curved illumination surface exists. Incidentally, the illumination surface is arbitrarily curved.
  • the lighting unit consists of two or more, each consisting of at least one lighting element lighting groups and the lighting groups emit light at different times.
  • the recording unit comprises a plurality of cameras, in particular to enable the recording of a stereoscopic image. The field of view of the two cameras therefore partially overlaps.
  • the invention provides for the lighting elements in each case under total reflection, based on the illumination area, but also the cameras each to total reflection, ie to the vertical, by about 5 ° to 15 °, preferably about Tilted 10 ° tilted.
  • each camera of the recording unit receives its own, separate lighting scenario, which results in the fact that it is advantageous to divide the plurality of lighting elements into two or more lighting groups and then to differentiate the lighting groups Time radiate light.
  • the proposal according to the invention also opens up a different field of application.
  • the position, size and orientation, in particular of the finger are determined with the aid of the positioning control or the positioning sensor.
  • the diameter of fingers varies considerably, and under certain circumstances, an optimal illumination scenario for a large number of different finger diameters. knife is very difficult or not at all feasible. Therefore, in a variant according to the invention, it is provided that different illumination groups emit light at different times, depending on the thickness of the finger, that is to say as a function of information of the positioning control. This also reliably prevents an impairment of the bright field viewing mode in the overlapping area of the viewing areas of the cameras.
  • the composition of the individual groups is not static, that is unchangeable, but quite dynamic, that is, the composition of the groups is situation-related in an alternative of the invention, for example by the lighting control.
  • a lighting control is provided, and the positioning controller transmits to the lighting control information about the position, size and / or orientation of the fingers and / or the hand, whereby then a corresponding selection of the lighting groups to be used, or lighting elements and their sequence.
  • a large width of bulbs is proposed.
  • These can be, for example, LEDs, a laser diode, a laser, a lamp, for example a small lamp or a halogen lamp or else the light exit end of an optical waveguide.
  • the bulbs therefore include all those optical elements that generate or emit light, since the bulbs do not necessarily have to actively illuminate themselves, but also elements that include bulbs that provide their light, for example, in a corresponding place available without this light at this point to produce , Such an element is also to be regarded as a luminous means, since it is important for the luminous means to provide a corresponding light cone. This beam of light can either be generated or transmitted.
  • optical waveguide The light exit end of an optical waveguide is insofar a passive illuminant, since, for example, a plurality of optical waveguides are fed with light at a central illumination location, which then guide the light into the individual illumination elements and make it available there in a suitable manner.
  • cyan, green and / or blue is used as the light color of the lighting elements.
  • a recording unit is used whose camera have, for example, a high sensitivity in green and blue. It is therefore advantageous to use green or blue as the light color of the lighting elements in order to exactly hit this sensitivity range of the camera.
  • the sensitivity range in the cameras is not very narrow-band, but covers a certain frequency range, which is why, for example, when using only one wavelength, a cyan light color is low, since it responds both the green and the blue sensitivity of the camera sufficiently. Therefore, the green and blue receptors of the camera are used equally, which improves the local resolution.
  • the variant that as light color green and blue is used opens up the possibility that the light areas adjacent to the fingers or the hand are illuminated with light of different light color.
  • any other different light colors are suitable for this purpose.
  • the only boundary condition to be considered is the color sensitivity of the camera used.
  • the lighting elements each produce a conical or pyramidal light area, which leads to a rectangular, polygonal, oval or round light area on the finger or palm (according to its curvature). Since the individual male fingers of a subject or of different subjects are certainly not identical, it follows that the edge regions of the adjacently arranged luminous regions overlap in such a way that instead of a directed image observed in total reflection, rather diffuse light conditions exist. If, however, a color scenario is used as described in which the light colors of adjacently arranged luminous areas alternate and the light colors are chosen according to the sensitivity of the cameras, these edge regions no longer interfere since different color receptors are addressed, which can be evaluated separately.
  • the invention proposes that the illumination unit project at least one bundle of parallel lines onto the finger or hand surface.
  • a lighting element to be provided in the device, for example stationary (or else moving along with the lighting unit / system), which project bundles of parallel lines onto the finger or hand upper times.
  • these line bundles or in particular two line bundles which intersect at a certain angle that is to say produce a grid structure
  • the spatial arrangement and orientation of the individual areas is possible.
  • the line bundles or the grid projection this does not necessarily have to be formed from line bundles lying at right angles to one another, they can also intersect at an acute angle
  • a different light color than the light color of the illumination of the illuminated areas is chosen.
  • the grid projection which serves the orientation / orientation, a light color, which also corresponds to the color sensitivity of a camera; For this purpose, for example, red light is used.
  • red light is used.
  • the line projections which naturally cross a plurality of luminous areas, do not obstruct the usual lighting situation in the photograph.
  • additional lighting elements are provided on fixed parts of the device.
  • these lighting elements may, for example, be used for the projection of bundles of parallel lines or the projection of a grid and so on.
  • the use of appropriately arranged lighting elements is also favorable, for example, if certain areas can not be adequately illuminated with the aid of the lighting elements on the particular movable lighting unit.
  • the lighting element itself has a lighting means, that is to say active lighting. staltet or, for example, a mirror reflects a light field. In such a variant is a passively trained lighting element. Both variants are part of the invention.
  • At least one lighting element or a part of a lighting element has an additional adaptation drive.
  • a lighting element is specially designed to be optimally adjustable again to a corresponding lighting area.
  • This can be both a lighting element, which is part of the lighting unit, so it is mitfahrend this, but it can also be a fixed, additional lighting element, which is arranged for example on the inside of the housing or on the system and so on.
  • at least a part of the lighting element can be adjusted by means of an adaptation drive. This can be, for example, the individual optical elements of the imaging optics (for example the lens), which is equipped with a corresponding adaptation drive.
  • the position control is designed so that it also acts on the adaptation drive and thus achieves a special adjustment of the equipped with a separate adaptation drive lighting element.
  • the control of the adaptation drive in turn depends on the information obtained by the positioning sensor, ie the position, size and / or orientation of the finger or the hand.
  • the images ie the images of the hand or finger lines are generated.
  • the receiving unit is formed on the lighting unit or with the lighting unit ride along to exploit the optimal optical conditions. It is proposed that the recording unit or its individual cameras observe the surface of the finger or the hand under total reflection. This results in a corresponding tilting of the receiving unit with respect to the vertical in such a way that they absorb the respective viewing area under total reflection with respect to the lighting unit or the light areas generated by the individual lighting elements.
  • the receiving unit is combined in close proximity with the lighting unit.
  • the receiving unit is designed to ride along with the lighting unit, and in that way optimally optimal optical conditions are made available in a simple manner.
  • a three-dimensional image of the fingertip or the finger or hand area is to be obtained as a recording, it is favorable to take a stereoscopic image.
  • This is achieved by a plurality of individual cameras, which together form the recording unit.
  • three individual cameras are preferably used in total, with a first, central single camera being vertically below the prestretched finger.
  • this first, central camera there are further individual cameras with a pivoting angle of approximately 50 ° to 80 °, preferably of approximately 60 °, in each case laterally relative to the central axis.
  • the central axis runs along the longitudinal extension of the finger and is a straight line, which may in particular include the center of gravity of the finger. Seen from the front, the central axis describes a point, the individual cameras are around the middle The axis is arranged around in a corresponding pivoting angle, but the field of view is not located exactly below from bottom to top, but is about the vertical adjusted slightly backwards or forwards.
  • the individual cameras are aligned with respect to the vertical inclined to the hand lines or the finger line area, such that they receive the image under total reflection.
  • the recording unit now observes with the aid of its various, several individual cameras, on the one hand, the mountains and valleys of the hand lines illuminated with directional light according to the bright field method, for example in green or blue color, and in addition is emitted by the camera, for example, in red Grid projection registered. Due to a corresponding calibration process, the evaluation unit connected downstream of the acquisition unit is able to determine the actual position of the recorded image information (hand or finger lines) in space with the aid of the grid projection.
  • the arrangement of the various individual cameras is chosen so that they give a stereoscopic image, but in the overlap of the first and second camera threatens information loss due to diffuse light. To avoid this, the invention proposes two strategies according to the invention.
  • the illumination scenario for the first camera it is possible to first turn on the illumination scenario for the first camera until the image is taken with the first camera, then the illumination scenario for the second camera is turned on (the illumination sensor for the first camera is turned off), so that they too Can take picture.
  • the sequence of these two pictures is very short so as not to have to take into account movements and so on.
  • the two shots may be completed in a few hundredths of a millisecond. Since the Lapp range occurs especially in the centrally arranged single camera, the lighting scenarios are selected so that in a first lighting group theaxemen- te are turned on, which are necessary for recording the respective outer single cameras, then they are turned off and then the lighting group or the lighting scenario for the centrally located single camera turned on.
  • it is possible to reverse the sequence that is, first with the centrally located single camera to start the recording and then use the two outer single cameras.
  • the opposing outdoor cameras have no common overlap, their lighting does not affect each other.
  • the arrangement of the individual cameras along the finger circumference is selected so that a recording of the entire finger line at an angle of at least 175 ° or more (preferably for example 180 ° - 200 ° or 220 °), especially from nail bed to nail bed is possible. Since the entire unrolled finger surface is seen by the three cameras arranged, it is basically possible to obtain such a complete image of the fingertip with the associated finger line as a recording.
  • a stroboscopic illumination of the illumination unit is provided, which is synchronized with the recording by the recording unit or the single camera.
  • stroboscopic lighting it has been found that the movement of individual fingers of the hand or also the movements of the image capture device, such as the camera, can be eliminated during the production of the images. Blurred or blurry shots can be excluded.
  • the object according to the invention is achieved by the Application of the projection of a grid structure on the fingers or the hand surface solved, which is to close from the captured by a recording unit or its multiple cameras image on the actual spatial arrangements of the arched finger, hand or hand surface.
  • the lattice structure is generated, for example, by two mutually inclined bundles and parallel lines. They are projected onto the surface in a light color for which a separate sensitivity is exclusively available for the recording unit or the cameras.
  • red is used for this purpose, for example, as the light color, which responds to the red channel of the corresponding recording camera.
  • the single camera used has two other sensitivities, namely green and blue light. These two color channels are used for the actual texture information of the finger lines (be it a mountain or a valley). In the single camera, the following information is thus present per pixel (comprising three color receptors):
  • Red channel bright - pixel lies on projected line
  • Grid cross point, dark - pixel is next to grid lines.
  • Green or blue channel bright - pixel shows mountain of finger texture, dark - pixel shows valley of finger texture (depending on setting).
  • this information is applied to a plurality of individual pixels; However, the complete spatial image only takes place after another pass through this information by the evaluation unit.
  • the grid projection is to be calibrated in such a way that this grid projection is directed to a corresponding calibration target and this image is likewise recorded in a suitable manner.
  • the geometry of the 'calibration target is known so that the evaluation algorithm of the evaluation unit can draw conclusions from this, as is the corresponding spatial arrangement.
  • this calibration information it is then possible to determine the actual spatial coordinate of the pixel in the finger surface. One then obtains a corresponding 3-D image of the finger without corresponding distortions, since the finger is not pinched or deformed during the recording. This is the advantage of the non-contact recording technique, which is also proposed according to the invention.
  • the use of the projection in the grid structure on the finger or hand surface also serves to obtain a distortion-free image of the unrolled finger surface.
  • each Feature of the dependent claims may be claimed alone or in connection with a device for receiving biometric data, such as finger and hand lines, for example, in the context of a divisional application, wherein there is no limitation of the independent claims.
  • the features with regard to the positioning control and the positioning sensor can also be used in devices in which neither the lighting unit nor the installation can be moved.
  • the positioning control also offers additional possibilities. In addition to a guide of the movable, positionable system or lighting unit wins over the positioning control and the biometric information of the hand design. With the help of the evaluation of the positioning control, the respective optimal lighting scenario is selected and used.
  • the design of the receiving unit which is also disclosed as independent of the design of the system or the lighting unit. It is also possible to arrange the receiving unit movable, positionable and to realize the lighting or the system understandable. This aspect is also disclosed.
  • FIG. 3 shows in a three-dimensional view a vertical section through the illumination unit of the device according to the invention
  • FIG. 4 shows in a three-dimensional view the illumination unit of the device according to the invention combined with the recording unit,
  • FIG. 5 is a three-dimensional view of a vertical section through the combined lighting unit / recording unit in the viewing direction according to arrow V of Fig. 1,
  • FIGS. 6 and 7 each in a three-dimensional
  • the device 1 according to the invention is shown schematically in FIG. In FIG. 1 the device 1 is drawn open for the sake of clarity, in fact the direction 1 substantially from a multi-sided closed housing 12th
  • the housing 12 of the device 1 which is substantially rectangular in this embodiment, has a box-like superstructure 10 on its upper side, an opening 11 is located below the superstructure 10.
  • the opening 11 allows access to the interior of the device 1 without resistance mounted lighting unit 3 is provided.
  • the opening 11 is monitored optically and / or electronically, for example with the aid of a light curtain (areal monitoring means based on a light barrier principle). Due to the open design with the aid of the opening 11, it is possible to image the male or finger line distortion-free, otherwise provided transparent covers dirty due to adhering to the fingers dirt or sweat and affect a good recording, this disadvantage is reliable by the proposed concept avoided.
  • Appendix 2 here has the function of a circulation, but without limiting Appendix 2 to such use.
  • the system 2 is the top of the device 1, this thus also forms the contact plane 20th
  • the positioning sensor 40 is embodied, for example, as an infrared-sensitive CCD camera and equipped in such a way that it covers the entire, above the opening 11 positioned introduced into the superstructure 10 hand maps.
  • the positioning sensor 40 is connected to the positioning controller 4 via the sensor line 44.
  • the positioning sensor 40 serves to convey information about the position, size and / or orientation of the fingers or the hand.
  • the positioning controller 4 evaluates the information transmitted by the positioning sensor 40 and then interacts with the various drive drives 30, 31 or rotary drives 36 of the lighting unit via the control lines 41, 42, 43 in order to position the lighting unit 3 exactly under the finger.
  • the lighting unit 3 shown in Fig. 1 is kept relatively simple. It consists of an upwardly open, U-shaped rotary member 35 which carries on its inside a plurality of individual lighting elements 34. Schematically, two individual cameras 60 of the recording unit 6 are indicated, these will be explained in detail later.
  • the rotary member 35 is seated on a guide slide (axes) 32, 33 movable carriage along two mutually perpendicularly oriented.
  • the guideway (axis) 32 and the guideway (axis) 33 indicated, cleverly provided a cross slide guide, such that, for example, the Y-guide path 33 on the carriage, which is movable on the X-guide track 32, mit216.
  • the rotary member 35 is thus movable in a plane parallel to the two guideways (axes) 32, 33 and can also be exactly positioned due to the positioning control 4. It is therefore possible to suitably receive the lighting unit 3 under the respective fingers to be picked up position.
  • the positioning control 4 acts via the two control lines 41, 42 on the traction drive 30 (X-axis) or the traction drive 31 (Y-axis).
  • the traction drives are designed, for example, as rotary drives, the guideway realized, for example, as a threaded spindle, there are a variety of variants to realize the traction drive according to the invention and at the same time to enable highly accurate positioning.
  • the rotation axis 37 provided for this purpose is at right angles to the plane defined by the guideways (axes) 32, 33. Furthermore, a rotary drive 36 is provided on the illumination unit 3, which causes a rotation angle a (or pivoting angle) about the axis of rotation 37 of the rotary part 35.
  • the positioning control 4 also acts on this rotary drive 36; for this purpose, the control line 43 is provided.
  • the control line 43 is provided.
  • FIG. 2 a detail of the device 1 according to the invention is shown.
  • the viewing direction selected here is indicated in FIG. 1 by the arrow II, wherein for better clarity the housing 12 of the device 1 is not shown.
  • a finger 5 is shown in Fig. 2, seen from the front. This is idealized circular or cylinder-like, of course, it should be noted that the finger 5 of a person consisting of several members, its surface concave and convex surface areas exhibiting Element is.
  • each of these large numbers of lighting elements 34 directs a light beam 39 onto a specific area of the finger surface, which is idealized as a cylindrical surface.
  • the light beams 39 are truncated cones or truncated pyramids, depending on the design of the imaging optics of the respective illumination elements 34.
  • an optimal recording with a recording unit requires a corresponding illumination.
  • the bright field method is proposed in an inventive variant, which is also shown in Fig. 2, single cameras 60 (not shown in Fig. 2) observe the recording in total reflection of the light beam 39. The property of the individual cameras is exploited that they can observe a relatively large solid angle segment.
  • a single camera 60 observes an area of the finger or hand surface that is illuminated by a plurality of illumination elements 34.
  • the structure of the lighting unit 3 is as follows:
  • a plurality of lighting elements 34 are arranged in several rows or columns. Individual lighting elements 34 are formed in the shape of a truncated pyramid, such that the surface facing the finger 5 is smaller than the rear side, on which illumination means and so forth can be fastened in circular connection pieces 301.
  • each illumination element 34 projects only a relatively small illuminated area on the surface of the finger 5, which is typically a few square millimeters to a few square centimeters in size. This results in a checkerboard-like division of the finger surface in a variety of different light areas.
  • Fig. 3 is a side view of FIG. 2 is shown. It is good to see the rounding of the partial trough-shaped lighting elements 34 of the lighting unit 3, a partial trough-like lighting surface 302 forms.
  • the structure of the lighting unit 3 is chosen so that a plurality of lighting elements 34 are arranged on the frame 300, which are held together, for example by gluing or welding.
  • the individual lighting elements are different from each other or at least different in groups, since they are arranged at different locations of the illumination surface 302. It is a substantially self-supporting arrangement, which is connected only in a few places with the frame 300, on the frame 300 then sits the rotary drive, which is able to turn this entire upper part as a rotary member 35.
  • the lighting unit 3 also comprises the receiving unit 6.
  • the receiving unit 6 consists of a plurality of individual cameras 60, which are arranged below the lighting elements 34 in the exemplary embodiment shown here.
  • the recording unit 6 with its individual cameras 60 and the other necessary optical elements are held by the frame 300 and are part of the rotary member 35.
  • the recording unit 6 performs exactly the same movements as the lighting unit 3 and the optical conditions are the geichen for each positioning of the finger.
  • the best-directed light is used for optimum illumination, which light is emitted from a multiplicity of illumination elements 34 arranged in the illumination surface 302.
  • a few of the lighting elements 34 optionally have an additional task, namely the projection of bundles of parallel lines and / or a grid on the surface of the finger 5 to allow an orientation.
  • the aim is to obtain an image of the finger surface from nail to nail, ie over an angular segment of at least about 175 ° and more (about 180 ° to 220 °).
  • a plurality of individual cameras 60 of the recording unit 6 are provided, which together result in a stereoscopic image of the finger surface 50.
  • the image of the finger surface 50 is folded for the individual individual cameras 60, which has the advantage that the individual cameras 60 do not have to be arranged in the illumination surface 302, where there is already a fissure anyway, but they can be arranged a greater distance to the finger than the illumination elements 34th
  • Fig. 5 is a view in the direction of arrow V of FIG. 1 is shown, it is a sectional view. Good to see is the rearwardly raised arrangement of the lighting elements 34, which define the part-tub-like lighting surface 302 with.
  • the three individual cameras 60 are clearly visible, which are located below the lighting elements 34.
  • an opening or window is suitably provided in the illumination surface 302 to allow the viewing area 63 '.
  • the individual viewing areas are indicated by 63, 63 'and 63 ".
  • the viewing areas 63, 63 ', 63 overlap considerably, such that one could dispense almost with the lower single camera 60 (arranged centrally) since its viewing area 63' also extends through the two other adjacent viewing areas would result in 63 and 63 ⁇ '.
  • FIGS. 6, 7 show different variants of the illumination element 34 of the illumination unit 3.
  • the various lighting elements 34 are required in several types, in larger numbers per lighting unit 3.
  • a lighting element 34 consists of a Carrier 303, a light source 304 and an imaging optics 305, in which the light beams 39 is projected, for example as a light field on the finger surface 50.
  • the carrier 303 has the task of supporting the individual elements of the illumination element, namely the illuminant 304 and the imaging optics 305, but due to the self-supporting construction of the illumination unit 3, the carrier 303 also connects to the adjacent carriers of adjacent illumination elements 34 represents.
  • the lighting means 304 for example, a diode (LED) or the like is used.
  • LED diode
  • relatively narrow-band emitating light sources are used, ie light sources which are as monochromatic as possible, whose light color is optimally adapted to the respective sensitivity of the individual cameras. Such a measure increases the quality of the recording considerably.
  • a free-form mirror 306 is provided, which is parabolic and the illuminant 304 is arranged at the focal point of this parabola.
  • the carrier 303 is cube-like in this case, the cube is realized in a truncated pyramid with a rear-side connecting piece 301, in which, for example, the lighting means and its electrical connections are arranged.
  • the imaging optics 305 consists, for example, of a diffuser for a uniform illumination of the illuminated field 39 and a lens or Fresnel lens that completes the cube.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von biometrischen Daten, wie Finger- beziehungsweise Handlinien. An der Vorrichtung ist eine Anlage für die Hand- beziehungsweise Finger sowie eine Beleuchtungseinheit vorgesehen. Erfindungsgemäß wird eine verfahrbare, positionierbare Beleuchtungseinheit und/oder Anlage vorgeschlagen.

Description

Vorrichtung zur Aufnahme von biometrischen Daten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von biometrischen Daten, wie zum Beispiel Finger- und/oder Handlinien, wobei an der Vorrichtung eine Anlage für die Hand beziehungsweise Finger sowie eine Beleuchtungseinheit vorgesehen ist. Eingangs beschriebene Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Aus dem Stand der Technik ist eine Lösung bekannt, aus der hervorgeht, dass der Fingerabdruck mit einem Lichtstrahl mit aufeinanderfolgenden Abtastungen über dem Fingerabdruck genommen wird, wobei dieser und der Lichtstrahl relativ zueinander bewegt werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Des Weiteren ist eine Vorrichtung zur Messung von Erhöhungen und/oder Vertiefungen einer Oberfläche bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Vorrichtung, wie eingangs beschrieben, Aufnahmen, also Bilder, in guter Qualität innerhalb vertretbarer Zeit zu erstellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung, wie eingangs beschrieben, und schlägt vor, dass eine verfahrbare, positionierbare Beleuchtungseinheit und/oder eine verfahrbare, positionierbare Anlage und eine Positioniersteuerung vorgesehen ist und die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, dass die Positioniersteuerung Informationen über die Lage und/oder Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder Hand auswertet .
Die Anlage dient dazu, der Hand, in der Regel der Handwurzel oder dem Handballen, ein entsprechendes Widerlager zu bieten. Dabei kann die Anlage zum Beispiel als Auflage ausgebildet sein, also die Hand liegt auf der Anlage auf, oder aber die Anlage ist oberhalb der Handfläche angeordnet, wenn zum Beispiel die Hand mit der Handfläche nach oben gegen die Anlage gedrückt wird. Die Anlage kann aber auch vertikal orientiert sein.
Es ist erkannt worden, dass für das Erstellen einer Aufnahme in guter Qualität die Ausleuchtung der Fingeroberfläche und die richtige Positionierung des zu fotografierenden beziehungsweise abzubildenden Fingers/Handbereichs bezüglich der Aufnahmeeinheit von großer Bedeutung ist. Dabei wird geschickterweise die Relativposition der Anlage und der Beleuchtungseinheit so eingestellt, dass die optimalen optischen Verhältnisse gegeben sind.
Um eine optimale optische Anordnung zu erreichen, ist gefunden worden, dass es mehrere Varianten gibt. Hier zählt zunächst eine verfahrbare, positionierbare Beleuchtungseinheit, die bevorzugt zum Beispiel mit einer feststehenden Anlage für die Hand kombiniert wird. Dies ist auch die Variante der Erfindung, die in den beiliegenden Figuren erläutert wird. Hierauf ist die Erfindung aber in keinster Weise beschränkt. Als zweite Variante ist nämlich erfindungsgemäß vorgesehen, eine verfahrbare, positionierbare Anlage vorzusehen, die bevorzugt mit einer feststehenden Beleuchtungseinheit kombiniert wird. Auf einer solchen Kombination ist eine Relativpositionierung der Finger beziehungsweise Hand bezüglich der Beleuchtungseinheit möglich, um relativ gute Aufnahmen in vertretbarer Zeit zu erzielen.
Als dritte erfindungsgemäße Variante ist vorgesehen, dass sowohl die Beleuchtungseinheit wie auch die Anlage verfahrbar und positionierbar sind. Hierdurch wird insbesondere eine sehr schnelle gegenseitige Ausrichtung erreicht, da die Positionierbewegungen auf die beiden Elemente, die Beleuchtungseinheit und die Anlage verteilt werden.
Die bekannte Vorrichtung aus dem Stand der Technik, die eine aufeinanderfolgende Abtastung über dem Fingerabdruck vornimmt, hat den Nachteil, dass zwischen der Beleuchtungseinheit bzw. der Anlage und der Hand bzw. den Fingern sich keine weiteren Bauteile befinden. Demzufolge ist eine berührungslose Aufnahme der biometrischen Daten durch die Entgegenhaltungen im Stand der Technik nicht bekannt, weil dort die Finger auf einer Platte aufliegen. Des Weiteren ist in dieser Entgegenhaltung nicht offenbart, dass die Positioniersteuerung Informationen über die Lage und/oder Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand auswertet. Vielmehr wird dort nur offenbart, dass ein Umsetzter vorgesehen ist, der ein Signal erzeugt, wenn sich eine Stütze, auf der beispielsweise die Finger aufliegen oder die Hand aufliegt, um eine vorgegebene Strecke verschoben wird. In der zweiten bekannten Lösung des Standes der Technik, die eingangs beschrieben wurde, ist lediglich beschrieben, dass es möglich ist, die Beleuchtungseinheit mit mindestens zwei Arten unterschiedlicher Beleuchtungselemente auszustatten, die sich bezüglich der abgestrahlten Lichtfärbe unterscheiden. Ein Hinweis darauf, eine Vorrichtung, wie sie im Stand der Technik und im Oberbegriff in Anspruch 1 definiert wurde, so weiterzubilden, dass eine Positioniersteuerung Informationen über die Lage und/oder die Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand auswertet, ist in dieser Druckschrift nicht beschrieben. Durch diese Ausgestaltung gelingt es allerdings, eine genaue Positionierung der Hand bzw. Finger vorzunehmen, um optimale Aufnahmeergebnisse zu erreichen. Bei einer Vielzahl der Lösungen des Standes der Technik ist es nämlich der Fall, dass eine Reihe von Aufnahmen nicht verwertbar sind, weshalb sich neue Aufnahmen erforderlich machen. Dadurch verzögert sich selbstverständlich der gesamte Aufnahme- und Auswertungsvorgang erheblich. Diese Nachteile werden durch die Lösung nach der Erfindung komplett behoben.
Ein wesentlicher Vorzug der Erfindung ist, dass sich zwischen der Beleuchtungseinheit und der Hand beziehungsweise Finger keine weiteren Bauteile befinden, insbesondere die Aufnahme der biometrischen Daten berührungslos erfolgt. Durch das berührungslose Abtasten der Oberfläche und durch die Aufnahme des entsprechenden Abbildes wird ein absolut verzerrungsfreies Bild des Fingers beziehungsweise der Handlinien gewonnen, was die Vergleichbarkeit erheblich erleichtert. Auf die ansonsten im Stand der Technik bekannten transparenten Auflagefenster, auf welche die Finger aufzulegen sind, wird verzichtet. Damit verbessert sich auch die Aufnahmequalität selber, nämlich Schweiß, Schmutz und sonstige Ablagerungen auf diesen Auflägefenstern beeinträchtigen sonst die bildliche Darstellung. Da diese aus transparenten Materialien bestehenden Auflagen erfindungsgemäß nicht vorgesehen sind, wird in einfacher Weise eine Verbesse- rung der Bildqualität gewonnen.
Um eine optimale Positionierung der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage zu erreichen, wird in einer erfindungsgemäßen Variante für die Positionierung der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage eine Positioniersteuerung vorgesehen.
Mit Hilfe der Positioniersteuerung werden Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger beziehungsweise der Hand ausgewertet. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl nur das Abbild eines Fingers oder das Abbild mehrerer Finger gleichzeitig aufgenommen werden. Um aber den verhältnismäßig komplexen optischen Gegebenheiten Rechnung zu tragen, ist eine optimale Positionierung der Anlage beziehungsweise der Beleuchtungseinheit vorgesehen. Hierfür ist zunächst die exakte Lage, Größe und auch Ausrichtung des Fingers beziehungsweise der Finger und/oder der Hand notwendig.
Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere mit einem Positioniersensor ausgestattet, der der Positioniersteuerung Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand übermittelt. Natürlich übermittelt der Positioniersensor, je nach Ausgestaltung der Vorrichtung, auch Informationen von Handbereichen oder auch mehreren Fingern. Geschickterweise ist der Positioniersensor hier zum Beispiel eine Flächenkamera oder eine Zeilenkamera (CCD) , und mit geeigneten algorithmischen Vorschriften wird von der bevorzugt als gespreizten Hand vorliegenden Aufnahme des Positioniersensors die Richtung, also die Orientierung, des idealerweise als Zylinder angenommenen Fingers sowie deren Ende ermittelt. Mit Hilfe dieser Informationen ermittelt dann die Positioniersteuerung die jeweiligen Koordinaten, an welche entweder die Anlage und/oder die Beleuchtungseinheit zu positionieren ist, um ein optimales Bild beziehungsweise Aufnahme zu erstellen.
Für die Ausgestaltung des Positioniersensors an beziehungsweise in der Vorrichtung bestehen erfindungsgemäß auch mehrere Varianten. Zunächst wird vorgeschlagen, dass der Positioniersen- sor an der Vorrichtung ortsfest angeordnet ist. Dabei ist der Positioniersensor geschickterweise auf der Seite der Hand beziehungsweise des Fingers angeordnet, die der Beleuchtungsein- heit gegenüberliegt. Das bedeutet, ist zum Beispiel die Beleuchtungseinheit unterhalb der Hand beziehungsweise des Fingers angeordnet, so ist der Positioniersensor oberhalb vorgesehen. Dadurch wird der Platz in der Vorrichtung optimal ausgenutzt und die einzelnen Elemente stören einander nicht. Natürlich ist auch die kinematische Umkehr erfindungsgemäß umfasst, das heißt, falls die Beleuchtungseinheit oberhalb der Hand angeordnet ist, so ist geschickterweise der Positioniersensor unterhalb der Hand vorgesehen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Positioniersensor und die Beleuchtungseinheit auch beide auf der gleichen Seite der Hand vorgesehen sind.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, dass der Positioniersensor mit der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage mitfahrend ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann in einfacher Weise eine Selbstjustierung der Anlage beziehungsweise der Beleuchtungseinheit bezüglich des anderen Elementes, also der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage erfolgen.
Um die Aufnahme der biometrischen Daten, also der Hand- beziehungsweise der Fingerlinien nicht zu beeinträchtigen, wird geschickterweise für den Positioniersensor ein anderer Spektralbereich verwendet wie für die Aufnahme des Fingers beziehungsweise der Hand. Es hat sich hierfür zum Beispiel infrarotes Licht als günstig ergeben. Es kann aber auch jeder andere Spektralbereich Verwendung finden. Natürlich ist der Positio- niersensor bezüglich seiner spektralen Empfindlichkeit auf dieses Wellenlängenintervall angepasst. Unter Umständen kommt man dann auch ohne eine zusätzliche Beleuchtung aus, wenn man die Sensitivität der Kamera auf die Wärmeentwicklung der menschlichen Hand beziehungsweise des Fingers abstellt. Andernfalls wird zum Beispiel auf der dem Positioniersensor abgewandten Seite der Hand eine entsprechende Beleuchtung angeordnet, und der Sensor detektiert das Schattenbild. Um den Benutzer nicht zu erschrecken, wird dabei geschickterweise mit Wellenlängen gearbeitet, die vom Menschen nicht registriert werden und/oder mit Beleuchtungsstärken gearbeitet, die für den Menschen ebenfalls unmerklich oder unschädlich sind.
Erfindungsgemäß wird eine Verfahrbarkeit beziehungsweise Posi- tionierbarkeit der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage vorgeschlagen. Dies bedingt natürlich einen entsprechenden Fahrantrieb, entweder für die Beleuchtungseinheit und/oder die Anlage. Die von der Positioniersteuerung ermittelten Posi- tionskoordinaten werden dabei auf den jeweiligen Fahrantrieb oder Drehantrieb (siehe unten) gegeben. Mit Hilfe des Positioniersensors wird also zunächst die Lage, Ort und Größe des Fingers, mehrerer Finger, eines Handbereiches oder der Hand ermittelt und als entsprechende Zielkoordinate zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe dieser Zielkoordinate steuert dann die Positioniersteuerung die entsprechenden Fahrantriebe so, dass die Beleuchtungseinheit beziehungsweise die Anlage optimal positioniert ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während einer Positionierung der Beleuchtungsein- heit beziehungsweise Anlage bezüglich eines ersten Fingers oder Handbereiches die aktuelle Lage des Fingers beziehungsweise Handbereiches von dem Positioniersensor weiterhin erfasst wird und Informationen über Lage, Größe und/oder Ausrichtung des Fingers beziehungsweise Handbereiches fortlaufend für Nachre- gelzwecke der Fahrantriebe beziehungsweise Drehantriebe an die Positioniersteuerung übermittelt werden. Ergibt es sich, dass während der Ausrichtung der Anlage beziehungsweise Beleuchtungseinheit auf einem ersten Finger dieser Finger verrutscht oder bewegt wird, so muss natürlich die Beleuchtungseinheit beziehungsweise die Anlage diesem Umstand folgen können. Es wird also eine Nachregelung etabliert, um eine möglichst optimale optische Anordnung zu gewährleisten. Es ist klar, dass dabei die Lage, Größe und/oder Ausrichtung des Fingers eine Rolle spielt, wobei je nach Ausgestaltung entweder nur die Lage oder nur die Größe oder nur die Ausrichtung des Fingers beziehungsweise des Handbereiches (mehrere Finger, ein Teil der Hand oder die gesamte Hand) kontrolliert und beobachtet wird. Dies gilt auch an anderer Stelle dieser Erfindung.
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass während einer Positionierung der Beleuchtungseinheit beziehungsweise Anlage bezüglich eines ersten Fingers oder Handbereiches der Positioniersensor die Lage, Größe und/oder Ausrichtung eines zweiten Fingers oder Handbereiches ermittelt und an die Positioniersteuerung überträgt, welche daraus die Positionierdaten für die Fahrantriebe ermittelt, damit nach Abschluss der Aufnahme der biometrischen Daten an dem ersten Finger beziehungsweise Handbereich eine Positionierung an dem zweiten Finger oder Handbereich erfolgt . Mit diesem Vorschlag wird eine simultane Positionserfassung vorgeschlagen, während die Anlage beziehungsweise Beleuchtungseinheit noch auf dem ersten Finger beziehungsweise Handbereich gerichtet bleibt. Es wird mit diesem Vorschlag eine entsprechende Beschleunigung für die Aufnahme der einzelnen Bilder erreicht, da bereits nach Abschluss der Aufnahme für den ersten Finger beziehungsweise Handbereich sofort ein Umsetzen der Anlage beziehungsweise der Beleuchtungseinheit zu dem zweiten Finger beziehungsweise Handbereich erfolgt. Es muss hierzu nicht noch gewartet werden, bis entsprechende Daten gesammelt und ausgewertet sind. Dieser, wie auch der vorgenannte Gedanke wird insbesondere durch eine entsprechend hohe Rechenleistung und geschickte Algorithmik erreicht und führt letztendlich zu einer Verkürzung der notwendigen BearbeitungsZeiten bei gleichbleibend hoher Qualität der resultierenden Aufnahmen. Letztendlich werden nach diesem Vorschlag entsprechende Totzeiten minimiert. Es ist klar, dass die vorgenannten bezüglich der Vorrichtung genannten Gedanken auch im Rahmen eines Verfahrens zur Aufnahme von biometrischen Daten beanspruchbar sind und hiermit mitoffenbart sind. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auch alle anderen, nur bezüglich der Vorrichtung beschriebenen Merkmale, die auch im Zusammenhang mit Verfahrensansprüchen zu beanspruchen sind, beziehungsweise auch solche Merkmalskombinationen aus Verfahrens- und Vorrichtungsansprüchen als von der Erfindung umfasst gelten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinheit beziehungsweise die Anlage in einer oder mehreren Ebenen entlang zweier winklig, insbesondere rechtwinklig zueinander orientierter Achsen verfahrbar und positionierbar ist . Die Ebene ist dabei erfindungsgemäß über oder unterhalb der Anlage beziehungsweise der Hand angeordnet. Mit diesem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, dass die Beleuchtungseinheit beziehungsweise die Anlage zumindest entlang zweier Achsen beweglich und positionierbar ist. Damit ist eine gute Positionierung der Beleuchtungseinheit beziehungsweise der Anlage relativ zueinander möglich.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass die Ebene über- und/oder unterhalb der Anlage angeordnet ist. Wie bereits ausgeführt, ist die Anordnung der Anlage bezüglich der verfahrbaren Beleuchtungseinheit sehr variabel, die Erfindung ermöglicht es, eine Anordnung zu wählen, bei welcher die Handfläche oder der Handrücken nach oben gerichtet ist . Hieraus resultiert dann, dass die Ebene überhalb der Anlage angeordnet ist, wenn die Handfläche oben orientiert ist. Ist der Handrücken oben orientiert, liegt in der Regel die Ebene unterhalb der Anlage. Die Ebene ist dabei so definiert, dass sie von den Führungsschienen, zum Beispiel einer KreuzSchienenführung oder ähnlichem, beschrieben ist. Je nach Ausgestaltung der Beleuchtungseinheit ist es auch möglich, dass zum Beispiel zwei Ebenen zur Führung der Beleuchtungseinheit vorgesehen sind und dann aus Stabilitätsgründen eine Ebene oberhalb und eine Ebene unterhalb der Anlage angeordnet ist . Dabei werden dieses Ebenen nicht zwingend dadurch definiert, dass an ihnen auch ein entsprechender Fahrantrieb vorgesehen ist. Eine Ebene ist auch schon dadurch definiert, dass sie der Führung (ohne Antrieb) dient.
Neben der Anordnung der Ebene ober- und/oder unterhalb der Anlage, umfasst die Erfindung auch eine Lösung, bei welcher die Ebene seitlich neben der Anlage angeordnet ist. In einem solchen Fall ist die Ebene zum Beispiel vertikal orientiert, weil auch die Handflächen im wesentlichen vertikal orientiert an der Anlage anliegen. Eine solche Anordnung ist sehr ergonomisch, da sie der überwiegenden Stellung der Hand entspricht.
In der einfachsten Ausgestaltung ist die Anlage zum Beispiel als Anlagekante ausgeführt. Oftmals wird es sich bei der Anlage auch um ein entsprechendes Flächenstück handeln, um zum Beispiel der Handfläche oder dem Handballen eine entsprechende Auflage zu bieten. Dadurch definiert sich dann auch die Orientierung und Ausrichtung der Hand, und es ist daher günstig, wenn die Ebene im Wesentlichen parallel hierzu orientiert ist.
Um eine optimale Beleuchtung der aufzunehmenden Handlinien, Fingerlinien, Handbereiche oder Finger und so weiter zu erreichen, sind eine Vielzahl von Beleuchtungselementen an der Beleuchtungseinheit vorgesehen.
Es wurde bereits ausgeführt, dass die Beleuchtungseinheit min- destens entlang einer, bevorzugt entlang zweier Achsen (in einer Ebene) gegebenenfalls auch entlang dreier Achsen, also im Raum positionierbar ist. Neben diesen Linearachsen ist aber auch vorgesehen, dass die Beleuchtungseinheit ein um eine Drehachse drehbares, die Beleuchtungselemente tragendes, durch einen Drehantrieb bewegbares und positionierbares Drehteil aufweist. Dadurch ist es möglich, dass die Beleuchtungseinheit optimal auf die Stellung der Finger ausgerichtet ist, da die Finger oftmals abgespreizt sind und daher in ihrer jeweiligen Längsachse immer um einen gewissen Verschwenkwinkel α zueinander angeordnet sind. Durch eine solche Ausgestaltung kann dieser Physionomie entsprochen werden, geschickterweise ist dabei die Drehachse winkelig, insbesondere rechtwinklig zur Ebene orientiert, dies ergibt sich aus den geometrischen Gegebenheiten. Die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt, natürlich können auch anders orientierte Drehachsen oder zusätzlich orientierte Drehachsen vorgesehen sein, wodurch die Beleuchtungseinheit ein entsprechend komfortabel im Raum bewegbares und auch drehbares und somit positionierbares Element wird.
Wie bereits ausgeführt, ist eine Positioniersteuerung vorgesehen, die mit Hilfe des Positioniersensors die entsprechende Orientierung der Finger detektiert. Hieraus resultiert auch ein entsprechender Verschwenkwinkel α um die Drehachse, der berechnet wird und einzustellen ist, um eine optimale Aufnahme zu erhalten. Die Positioniersteuerung wirkt daher auch auf einen entsprechenden Drehantrieb.
In einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinheit mit mindestens zwei Arten unterschiedlicher Beleuchtungselemente ausgestattet ist, die sich bezüglich der abgestrahlten Lichtfarbe unterscheiden. Für den Einsatz unterschiedlicher Lichtfarben, also unterschiedlicher spektraler Anteile, gibt es verschiedene Gründe. Zunächst ist dabei zu beachten, dass natürlich die resultierende Aufnahme von der Sensitivität der Aufnahmeeinheit, also der Kamera abhängt. Werden hier zum Beispiel grün- und blausensitive Kameras eingesetzt, so ist es natürlich günstig, die verwendete Lichtfarbe dieser Sensitivität anzupassen.
Des weiteren wird durch den Einsatz unterschiedlicher Spektral- färben oder Lichtfarben natürlich eine entsprechend unerwünschte Beeinflussung der unterschiedlichen Lichtquellen vermieden. Dies hängt letztendlich auch wieder von der entsprechenden Sensitivität ab. So kann zum Beispiel mit einer ersten oder mit zwei Lichtfarben (blau und grün) grundsätzlich eine Bleuchtung der Oberfläche im Ganzen erfolgen, mit Hilfe zum Beispiel von roter Lichtfarbe werden dann entsprechende Orientierungslinien oder andere Orientierungshilfen auf die Oberfläche projiziert, die aber die grundsätzliche Beleuchtung nicht beeinträchtigen.
Es wurde auch bereits darauf hingewiesen, zum Beispiel infrarotes Licht für den Betrieb des Positioniersensors einzusetzen, weil auch diese Lichtfärbe von den übrigen verwendeten Licht- färben unterschiedlich ist .
Des weiteren ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung weitere Beleuchtungsmittel angeordnet sind. Hiermit wird erreicht, dass neben den bewegbaren, also auf der Beleuchtungseinheit mitfahrenden Beleuchtungsmitteln, die in den Beleuchtungselementen realisiert sind, auch noch feststehende Beleuchtungsmittel angeordnet sind, die sich zum Beispiel in dem Gehäuse der Vorrichtung, zum Beispiel am Himmel, an den Seitenwänden oder am Boden in geeigneter Weise befinden. Unter Umständen sind aber auch diese Beleuchtungsmittel mit separaten Adaptierantrieben und so weiter ausgestattet, um spezielle zusätzliche Beleuchtungsaufgaben, zum Beispiel in schwierigen Bereichen zu übernehmen . Erfindungsgemäß ist es dabei gleichwertig, ob das von der Beleuchtungseinheit abgestrahlte Licht und das von den (in der Vorrichtung bestehenden) Beleuchtungsmitteln abgestrahlte Licht gleicher oder unterschiedlicher Lichtfarbe ist. Auch die ortsfest in der Vorrichtung angeordneten Beleuchtungsmittel haben ebenfalls Ausleuchtungsaufgaben, um eine möglichst gute Aufnahme zu ermöglichen. Sie unterstützen daher die von der Beleuchtungseinheit erzeugten Beleuchtungsfelder in geeigneter Weise. Dies kann sowohl mit einem Einsatz von gleicher Licht- färbe als auch mit Einsatz von unterschiedlichen Lichtfarben erfolgen, je nachdem, wie das Beleuchtungskonzept realisiert ist. So kann zum Beispiel das Beleuchtungsmittel in das Konzept der Verwendung unterschiedlicher Lichtfarben integriert sein, wenn entsprechend sensitive Kameras hierfür vorgesehen sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass gerichtetes Licht der Beleuchtungselemente der Beleuchtungseinheit eingesetzt wird. Erfindungsgemäß wird eine sogenannte Hellfeldbeleuchtung vorgesehen. Die Aufnahmeeinheiten beobachten dabei die entsprechende Hand- beziehungsweise Fingerbereichsoberfläche in Totalreflexion. Dieses Konzept verbessert erheblich die Qualität der Aufnahmen und ermöglicht es, in verhältnismäßig kurzer Zeit die gewünschten Aufnahmen zu erstellen. Mit diesem Konzept wird auch eine verhältnismäßig kontrastreiche Aufnahme erzielt, um insbesondere die Berge bei den Fingerlinien von den begrenzenden Tälern zu unterscheiden.
Alternativ zu dem Einsatz eines gerichteten Lichtes, welches zum Beispiel durch eine entsprechende Abbildungsoptik realisiert wird, ist erfindungsgemäß in gleicher Weise auch der Einsatz eines diffusen Lichtfeldes der Beleuchtungseinheit möglich. Ein entsprechend diffuses Lichtfeld wird zum Beispiel mit Hilfe der Ulbricht-Kugel oder anderer, ein diffuses Lichtfeld erzeugender optischer Baugruppen erreicht. Die einzelnen Beleuchtungselemente besitzen erfindungsgemäß mindestens ein Leuchtmittel und bevorzugt eine Abbildungsoptik, mit welcher der von dem Leuchtmittel erzeugte Lichtbereich auf einem Leuchtbereich der Hand oder des Fingers abgebildet wird. Es ist klar, dass mit dem einzelnen Beleuchtungselement nicht die gesamte Hand oder der gesamte Finger beleuchtet wird, wenngleich dies grundsätzlich möglich ist. Günstig ist es aber, die zu beleuchtende Oberfläche der Hand beziehungsweise des Fingers in eine Vielzahl einzelner Bereiche aufzuteilen, die dann von entsprechenden Beleuchtungselementen unter dem für die Aufnahme optimalen Winkel (Totalreflexion) beleuchtet werden. Mit diesem Beleuchtungskonzept wird letztendlich der Umstand ausgenützt, dass die eingesetzten Kameras der Aufnahmeeinheit einen gewissen größeren Sichtbereich haben, unter welchem entsprechende Bilder oder Bildinformationen aufgenommen werden. Dieser kegelartige Sichtbereich wird, in Totalreflexion gesehen, auf die Hand- oder Fingeroberfläche projiziert, was zu entsprechenden Orten führt, an welchen die Beleuchtungselemente anzuordnen sind. Die Beleuchtungselemente beleuchten durch gerichtetes Licht die jeweilige Oberfläche.
Aufgrund dieses Konzeptes ergibt es sich, dass sich die jeweiligen Blickkegel der von der Aufnahmeeinheit eingesetzten Kameras derart überlappen, dass an dem gleichen Ort auf der Beleuchtungseinheit Leuchtbereiche in unterschiedlicher Richtung zu erzeugen sind. Dies wird dadurch gelöst, dass ein Beleuchtungselement mehrere, zumindest mindestens zwei Leuchtmittel aufweist. Des weiteren sind mindestens zwei Abbildungsoptiken vorgesehen. Die von den Leuchtmitteln erzeugten Lichtbereiche werden an der Hand oder dem Finger an unterschiedlichen Bereichen abgebildet. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden demzufolge geschickterweise an einem geometrischen Ort unterschiedliche Lichtkegel bzw. Leuchtbereiche in unterschiedlichen Richtungen für unterschiedliche Einzelkameras erzeugt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt. Mindestens wird demnach erfindlingsgemäß vorgesehen, dass das Beleuchtungs- element zumindest ein Leuchtmittel aufweist.
Geschickterweise wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Beleuchtungselement eine Abbildungsoptik aufweist, um den von dem Leuchtmittel erzeugten Lichtbereich auf einem Leuchtbereich der Hand oder des Fingers abzubilden. Die Abbildungsoptik besteht dabei erfindungsgemäß zumindest aus einem oder mehreren der nachfolgenden optischen Bauteilen, nämlich einem Diffusor, einer Linse, einer Fresnelllinse, einem Freiformspiegel, einem Parabolspiegel, einem Objektiv, einem Spiegel, einem Prisma oder dergleichen. Mit Hilfe eines Diffusors wird ein möglichst homogenes (bezüglich der örtlichen Auflösung) Lichtfeld erzeugt. Mit Hilfe einer Linse beziehungsweise einer Fresnelllinse wird eine entsprechende Fokussierung auf den jeweiligen Bereich auf dem Finger oder der Hand erreicht. Es ist aber auch möglich, eine entsprechende Abbildung durch eine Spiegel- anordnung, um Beispiel einem Freiformspiegel oder Parabolspiegel zu erreichen. Dieses Konzept ist zum Beispiel in Fig. 6 angedeutet .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beidseitig der durch die Anlage definierten Anlageebene an der Beleuchtungseinheit, gegebenenfalls durch einen Freiraum in Höhe der Anlageebene getrennt, Beleuchtungselemente vorgesehen sind.
Es ist Ziel der Erfindung, eine möglichst umfassende Aufnahme der Fingerlinien in einem Winkelbereich von ca. mindestens 175°, bevorzugt ca. 180° bis 220° anzufertigen. Diese Winkelangabe bezieht sich auf den Winkelbereich um die Fingerachse und erreicht, dass eine Aufnahme von Nagel zu Nagel realisiert wird. Da die Bilder in Totalreflexion aufzunehmen sind, um eine möglichst gute Qualität zu erreichen und die Kameras der Aufnahmeeinheit unterhalb der Auflageebene angeordnet sind, ergibt es sich, dass einzelne Beleuchtungselemente oberhalb der Anlageebene, gegebenenfalls durch einen Freiraum in Höhe der Anlageebene getrennt, angeordnet sind.
Da das Konzept für die Erstellung der Aufnahmen berührungslos ausgebildet ist, also den Fingern keine Auflageebene angeboten wird, wird mit Hilfe eines Lichtvorhanges (Lichtschranke als flächiges Element) ein Sicherheitsbereich definiert, um die Hand von den beweglichen Elementen der bewegbaren Beleuchtungs- einheit sicher zu trennen. Streckt der Proband zum Beispiel seine Finger nach unten und verletzt den Lichtvorhang, führt dies zu einer Unterbrechung der Bewegung der Beleuchtungseinheit, um mögliche Verletzungsrisiken (zum Beispiel Quetschrisiken) sicher auszuschließen.
Des weiteren befindet sich auf Höhe der Anlageebene auch ein sogenanntes Seitentracking, es handelt sich dabei um eine entsprechende Überwachungseinheit, um die Höhenlage der aufgelegten Hand zu kontrollieren. Insbesondere wenn mit gerichtetem Licht gearbeitet wird, aber auch dem Umstand folgend, dass die Kameras nicht mit einer sehr großen Tiefenschärfe verfügbar sind, muss sichergestellt werden, dass die aufzunehmende Hand beziehungsweise Finger in einem entsprechend definierten Höhenkorridor liegen. Dies wird mit Hilfe dieser Seitentracking- kamera erreicht, die zum Beispiel vor den Fingerspitzen oder seitlich neben den Fingern angeordnet ist und zum Beispiel mit infrarotem Licht (allgemein mit Licht anderer Lichtfarbe als das ansonsten eingesetzte Licht, um entsprechende negative Beeinflussungen zu vermeiden) betrieben wird.
Insbesondere wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinheit derart oberhalb der Auflageebene angeordnet ist, dass eine Beleuchtung des Fingers von oberhalb des Nagelbettes erfolgt . Hierdurch wird das Konzept der Totalreflexion optimal umgesetzt; die Beleuchtungseinheit ist mit einem ent- sprechenden Galgen ausgestattet, um auch die Beleuchtungselemente die oberhalb der Auflageebene angeordnet sind, zuverlässig zu halten.
Des weiteren ist in einer erfindungsgemäßen Variante gefunden worden, dass die Beleuchtungselemente an der Beleuchtungseinheit in einer Art Teilwannenform, der Oberlfäche der Unterseite der Fingerspitze entsprechend, angeordnet sind und so eine Beleuchtungsfläche bilden. Eine solche Ausgestaltung ergibt sich dadurch, wenn für die verschiedenen Beleuchtungseinheiten ungefähr die gleichen geometrischen Eigenschaften gewählt werden. Somit haben dann alle Beleuchtungsmittel eine ähnliche optische Aufgabe bei ähnlichen geometrischen Randbedingungen, nämlich einen entsprechenden Leuchtbereich auf den Fingern beziehungsweise der Hand zu projizieren. Dies führt dann zu entsprechend gleichartig ausgebildeten Beleuchtungselementen, was die Herstellung etwas erleichtert. Charakteristischerweise wird mit Hilfe der Vorrichtung ein Finger nach dem anderen sequenziell aufgenommen. Da eine Aufnahme von Nagelbett zu Nagelbett beziehungsweise von Nagel zu Nagel erreicht werden soll, ist es günstig, dass die Finger entsprechend gespreizt sind und die Beleuchtungseinheit in der Lage ist, den gesamten gewünschten Winkelbereich, wie beschrieben, zu beleuchten. Daher ist die Beleuchtungseinheit der Oberfläche der Unterseite der Fingerspitze nachgebildet, was im Wesentlichen einer Teil- wannenform entspricht. Aus diesem erfindungsgemäßen Vorschlag ergibt sich, dass eine teilwannenförmig gebogene Beleuchtungsfläche besteht. Im Übrigen ist die Beleuchtungsfläche beliebig gekrümmt .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist gefunden worden, dass weitere Beleuchtungselemente, von der Beleuchtungsfläche beabstandet, vorgesehen sind. Aufgrund der Anordnung des Freiraumes in Höhe der Anlageebene ergibt sich dort die Situation, dass Beleuchtungselemente, die in der Beleuch- tungsfläche angeordnet sind, diese Teilbereiche unzureichend beleuchten können. Setzt man aber dann entsprechende Beleuchtungselemente, die nach hinten zurückgesetzt von der Beleuchtungsfläche beabstandet angeordnet sind, ein, so werden auch diese Bereiche optimal beleuchtet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinheit aus zwei oder mehreren, jeweils aus mindestens einem Beleuchtungselement bestehender Beleuchtungsgruppen besteht und die Beleuchtungsgruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Licht abstrahlen. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Aufnahmeeinheit mehrere Kameras umfasst, um insbesondere die Aufnahme eines stereoskopischen Bildes zu ermöglichen. Der Sichtbereich der beiden Kameras überlappt sich daher teilweise. Um aber eine gute Aufnahmequalität zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, zum einen die Beleuchtungselemente jeweils unter Totalreflexion, bezogen auf den Beleuchtungsbereich, aber auch die Kameras jeweils auf Totalreflexion, also gegenüber der Vertikalen, um ca. 5° bis 15°, bevorzugt ca. 10° verkippt anzustellen. Um das Beleuchtungsszenario nicht zu beeinträchtigen wird erfindungs- gemäß vorgeschlagen, dass jede Kamera der Aufnahmeeinheit ein eigenes, voneinander getrenntes Beleuchtungsszenario erhält, was dazu führt, dass es günstig ist, die Vielzahl der Beleuchtungselemente in zwei oder mehrere Beleuchtungsgruppen aufzuteilen und die Beleuchtungsgruppen dann zu unterschiedlichen Zeitpunkten Licht abstrahlen.
Der erfindungsgemäße Vorschlag eröffnet aber auch noch einen anderen Anwendungsbereich. Mit Hilfe der Positioniersteuerung beziehungsweise des Positioniersensors wird bekanntermaßen die Lage, Größe und Ausrichtung, insbesondere des Fingers bestimmt. Nun ist es so, dass der Durchmesser von Fingern erheblich schwankt und damit auch unter Umständen ein optimales Beleuchtungsszenario für eine Vielzahl unterschiedlicher Fingerdurch- messer nur sehr schwierig oder garnicht realisierbar ist. Darum ist in einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, dass verschiedene Beleuchtungsgruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Licht abstrahlen, in Abhängigkeit der Dicke des Fingers, also in Abhängigkeit einer Information der Positioniersteuerung. Auch hierdurch wird eine Beeinträchtigung der Hellfeldbetrachtungsweise im Überlappbereich der Sichtbereiche der Kameras zuverlässig vermieden. Dabei ist zu beachten, dass die Zusammenstellung der einzelnen Gruppen nicht statisch ist, also unveränderbar, sondern durchaus auch dynamisch, das heißt, die Zusammenstellung der Gruppen erfolgt situationsbezogen in einer erfindungsgemäßen Alternative, zum Beispiel durch die Beleuchtungssteuerung .
Erfindungsgemäß wird daher eine Beleuchtungssteuerung vorgesehen, und die Positioniersteuerung übermittelt der Beleuchtungssteuerung Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand, wodurch dann eine entsprechende Auswahl der einzusetzenden Beleuchtungsgruppen, beziehungsweise Beleuchtungselemente und deren Abfolge erfolgt.
Es ist klar, dass die Aufteilung der Vielzahl von Beleuchtungs- elementen auf verschiedene Beleuchtungsgruppen nicht zwingend dazu führt, dass alle Beleuchtungselemente eingesetzt werden. Auf der anderen Seite ist es durchaus möglich, dass einzelne Beleuchtungselemente mehreren Beleuchtungsgruppen angehören. Dies hängt von den jeweiligen Aufteilungen ab, um eine möglichst optimale Aufnahme zu erreichen, die eine möglichst optimale Beleuchtung voraussetzt.
Erfindungsgemäß wird eine große Breite von Leuchtmitteln vorgeschlagen. Dies können zum Beispiel LED's, eine Laserdiode, ein Laser, eine Lampe, zum Beispiel eine Kleinlampe oder eine Halogenlampe oder auch das Lichtaustrittsende eines Lichtwellenleiters sein. Zu den Leuchtmitteln zählen daher alle diejenigen optischen Elemente, die Licht erzeugen oder abstrahlen, da die Leuchtmittel nicht zwingend selber aktiv leuchten müssen, sondern auch Elemente, zu denen Leuchtmittel zählen, die ihr Licht zum Beispiel an einer entsprechenden Stelle zur Verfügung stellen, ohne dieses Licht an dieser Stelle auch zu erzeugen. Auch ein solches Element ist als Leuchtmittel zu betrachten, da es bei dem Leuchtmittel darauf ankommt, einen entsprechenden Lichtkegel zur Verfügung zu stellen. Dieser Lichtkegel kann entweder selber erzeugt werden oder aber übermittelt werden. Das Lichtaustrittsende eines Lichtwellenleiters ist insofern ein passives Leuchtmittel, da zum Beispiel an einem zentralen Beleuchtungsort eine Vielzahl von Lichtwellenleiter mit Licht gespeist werden, die dann das Licht in die einzelnen Beleuchtungselemente leiten und dort in geeigneter Weise zur Verfügung stellen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass als Lichtfarbe der Beleuchtungselemente Cyan, Grün und/oder Blau verwendet wird. Bevorzugterweise wird eine Aufnahmeeinheit eingesetzt, deren Kamera zum Beispiel bei Grün und Blau eine hohe Sensitivität aufweisen. Es ist daher günstig, als Lichtfarbe der Beleuchtungselemente Grün oder Blau einzusetzen, um exakt diesen Sensitivitätsbereich der Kamera zu treffen.
Nun ist der Sensitivitätsbereich bei den Kameras nicht ausgesprochen schmalbandig, sondern deckt einen gewissen Frequenzbereich ab, weswegen zum Beispiel bei Verwendung von nur einer Wellenlänge eine Cyan-Lichtfarbe günstig ist, da sie beide die grüne wie auch die blaue Sensitivität der Kamera ausreichend anspricht . Es werden daher die grünen und blauen Rezeptoren der Kamera gleichermaßen benützt, wodurch sich die örtliche Auflösung verbessert.
Insbesondere die Variante, dass als Lichtfarbe Grün und Blau verwendet wird, eröffnet die Möglichkeit, dass die auf den Fingern beziehungsweise der Hand benachbart angeordneten Leuchtbereiche mit Licht unterschiedlicher Lichtfarbe beleuchtet sind. Natürlich eignen sich hierfür jegliche andere unterschiedliche Lichtfarben. Die einzige Randbedingung, die dabei zu beachten ist, ist die farbliche Sensitivität der eingesetzten Kamera. Durch diese Ausgestaltung erreicht man nämlich folgendes :
Die Beleuchtungselemente erzeugen jeweils einen kegelartigen oder pyramidalen Lichtbereich, der zu einem rechteckigen, mehreckigen, ovalen oder runden Leuchtbereich auf der Finger- oder Handfläche (entsprechend seiner Krümmung) führt. Da nun die einzelnen aufzunehmenden Finger eines Probanden oder auch verschiedener Probanden sicherlich nicht gleichartig sind, ergibt es sich, dass sich die Randbereiche der benachbart angeordneten Leuchtbereiche derart überlappen, dass anstelle eines gerichteten, in Totalreflexion beobachteten Abbildes eher diffuse Lichtverhältnisse bestehen. Verwendet man aber jetzt ein Farbszenario wie beschrieben, bei welchem sich die Lichtfarben benachbart angeordneter Leuchtbereiche abwechseln und die Lichtfarben entsprechend der Sensitivität der Kameras gewählt ist, so stören diese Randbereiche nicht mehr, da unterschiedliche Farbrezeptoren angesprochen werden, die entsprechend getrennt auswertbar sind.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinheit zumindest ein Bündel von parallelen Linien auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche projiziert. Alternativ hierzu ist es möglich, dass in der Vorrichtung, zum Beispiel ortsfest (oder auch mit der Beleuchtungseinheit/Anlage mitfahrend) , ein Beleuchtungselement vorgesehen ist, welches Bündel von parallelen Linien auf die Finger- beziehungsweise Handober1fache projiziert. Mit Hilfe dieser Linienbündel beziehungsweise insbesondere zweier Linienbündel, die sich in einem gewissen Winkel schneiden, also eine Gitterstruktur ergeben, ist die räumliche Anordnung und Orientierung der einzelnen Bereiche möglich. Geschickterweise wird dabei für die Linienbündel beziehungsweise die Gitterprojektion (dabei muss diese nicht zwingend aus rechtwinklig zueinander liegenden Linienbündeln gebildet sein, sie können sich auch spitzwinkelig schneiden) , eine andere Lichtfarbe als die Lichtfarbe der Beleuchtung der Leuchtbereiche gewählt. Oftmals werden Kameras mit mehreren farbsensitiven Rezeptoren eingesetzt, man belegt mit der Gitterprojektion, die der Orientierung/Lagebestimmung dient, eine Lichtfarbe, die auch einer Farbempfindlichkeit einer Kamera entspricht; hierzu wird zum Beispiel rotes Licht eingesetzt. Durch den Einsatz einer anderen Lichtfarbe der Linienbündel beziehungsweise Gitterprojektion als die Lichtfarbe der Bestrahlung der Leuchbereiche wird eine entsprechende Beeinflussung und Informationsverlust vermieden. Außerdem behindern die Linienprojektionen, die naturgemäß eine Mehrzahl von Leuchtbereichen durchqueren, die übliche Beleuchtungssituation in der Aufnahme nicht .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an feststehenden Teilen der Vorrichtung zusätzliche Beleuchtungselemente vorgesehen sind. Wie bereits ausgeführt, können diese Beleuchtungselemente zum Beispiel für die Projektion von Bündeln von parallelen Linien oder der Projektion eines Gitters und so weiter dienen. Der Einsatz entsprechend angeordneter Beleuchtungselemente ist zum Beispiel auch dann günstig, wenn mit Hilfe der Beleuchtungselemente an der insbesondere verfahrbaren Beleuchtungseinheit gewisse Bereiche nicht ausreichend beleuchtet werden können.
Dabei wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Beleuchtungs- element selber ein Leuchtmittel aufweist, also aktiv ausge- staltet ist, oder aber zum Beispiel ein Spiegel ein Leuchtfeld reflektiert. In einer solche Variante handelt es sich um ein passiv ausgebildetes Beleuchtungselement . Beide Varianten gehören zur Erfindung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Beleuchtungselement beziehungsweise ein Teil eines Beleuchtungselementes einen zusätzlichen Adaptionsantrieb aufweist. Mit Hilfe des Adaptionsantriebes wird ein Beleuchtungselement speziell nochmals auf einen entsprechenden Leuchtbereich optimiert einstellbar gestaltet . Dies kann dabei sowohl ein Beleuchtungselement sein, welches Teil der Beleuchtungseinheit ist, also mit diesem mitfahrend ist, es kann aber auch ein feststehendes, zusätzliches Beleuchtungs- element sein, das zum Beispiel auf der Gehäuseinnenseite oder an der Anlage und so weiter angeordnet ist. Neben der Möglichkeit, das gesamte Beleuchtungselement mit Hilfe des Adaptions- antriebes einstellbar zu gestalten, ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Beleuchtungselementes mit Hilfe eines Adaptionsantriebes einstellbar ist. Dies kann sich zum Beispiel um die einzelnen optischen Elemente der Abbildungsoptik (zum Beispiel der Linse) handeln, die mit einem entsprechenden Adaptionsantrieb ausgestattet ist.
Vorzugsweise ist die Positionssteuerung so ausgebildet, dass sie auch auf den Adaptionsantrieb wirkt und so eine spezielle Einstellung des mit einem separaten Adaptionsantrieb ausgestatteten Beleuchtungselementes erreicht . Damit hängt die Steuerung des Adaptionsantriebes wiederum ab von der Information, die von dem Positioniersensor gewonnen wurden, also der Lage, Größe und/oder Ausrichtung des Fingers beziehungsweise der Hand.
Mit Hilfe einer Aufnahmeeinheit werden die Bilder, also die Aufnahmen der Hand- beziehungsweise Fingerlinien erzeugt. Ge- schickterweise ist die Aufnahmeeinheit auf der Beleuchtungseinheit beziehungsweise mit der Beleuchtungseinheit mitfahrend ausgebildet, um die optimalen optischen Verhältnisse auszunützen. Dabei wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinheit beziehungsweise deren einzelnen Kameras die Oberfläche des Fingers beziehungsweise der Hand unter Totalreflexion beobachten. Hieraus resultiert eine entsprechende Verkippung der Aufnahmeeinheit bezüglich der Vertikalen derart, dass diese den jeweiligen Sichtbereich unter Totalreflexion bezüglich der Beleuchtungseinheit beziehungsweise den von den einzelnen Beleuchtungselementen erzeugten Leuchtbereichen aufnehmen.
Es ist daher günstig, dass die Aufnahmeeinheit in nächster Nähe mit der Beleuchtungseinheit kombiniert ist . Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinheit mit der Beleuchtungs- einheit mitfahrend ausgebildet ist und so in einfacher Weise möglichst optimale optische Bedingungen zur Verfügung gestellt sind.
Da ein dreidimensionales Abbild der Fingerspitze beziehungsweise des Finger- oder Handbereiches als Aufnahme gewonnen werden soll, ist es günstig, ein stereoskopisches Bild aufzunehmen. Dies wird durch eine Mehrzahl von Einzelkameras erreicht, die zusammen die Aufnahmeeinheit bilden. Bevorzugt werden dabei insgesamt zum Beispiel drei Einzelkameras eingesetzt, wobei sich eine erste, mittige Einzelkamera vertikal unterhalb des vorgestreckten Fingers befindet . Neben dieser ersten, mittigen Kamera befinden sich mit einem Verschwenkwin- kel von ca. 50° bis 80°, bevorzugt von ca. 60°, jeweils seitlich, bezogen auf die Mittelachse, weitere Einzelkameras.
Die Mittelachse verläuft entlang der Längserstreckung des Fingers und ist eine Gerade, die insbesondere den Schwerpunkt des Fingers beinhalten kann. Von vorne gesehen, beschreibt die Mittelachse einen Punkt, die Einzelkameras sind um die Mittel- achse herum in einem entsprechenden Verschwenkwinkel angeordnet, der Sichtbereich ist aber nicht genau unterhalb von unten nach oben angeordnet, sondern geht über der Lotrechten etwas nach hinten oder nach vorne verstellt .
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzelkameras bezüglich der Vertikalen geneigt auf die Handlinien beziehungsweise den Fingerlinienbereich ausgerichtet sind, derart, dass sie unter Totalreflexion das Bild aufnehmen. Die Aufnahmeeinheit beobachtet nun mit Hilfe ihrer verschiedenen, mehreren Einzelkameras zum Einen die mit gerichtetem Licht gemäß der Hellfeld-Methode angeleuchteten Berge und Täler der Handlinien, zum Beispiel in grüner oder blauer Farbe, und zusätzlich wird von der Kamera, die zum Beispiel in rot abgestrahlte Gitterprojektion registriert. Aufgrund eines entsprechenden Kalibriervorganges ist die der Aufnahmeeinheit nachgeschaltete Auswerteinheit in der Lage, mit Hilfe der Gitterprojektion die tatsächliche Lage der aufgenommenen Bildinformationen (Hand- beziehungsweise Fingerlinien) im Raum festzulegen. Die Anordnung der verschiedenen Einzelkameras ist dabei so gewählt, dass sie zwar ein stereoskopisches Bild ergeben, aber im Überlappbereich von der ersten und zweiten Kamera droht Informationsverlust aufgrund diffusen Lichtes. Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung zwei erfindungsgemäße Strategien vor.
Zum Einen ist es möglich, zunächst das Beleuchtungsszenario für die erste Kamera einzuschalten, bis das Bild mit der ersten Kamera gemacht ist, dann wird das Beleuchtungsszenario für die zweite Kamera eingeschaltet (der Beleuchtungssensor für die erste Kamera wird ausgeschaltet) , damit auch diese eine entsprechende Aufnahme machen kann. Die Abfolge dieser beiden Bilder ist sehr kurz, um Bewegungen und so weiter nicht berücksichtigen zu müssen. Die beiden Aufnahmen sind unter Umständen in wenigen Hundertseimillisekunden abgeschlossen. Da der Über- lappbereich insbesondere bei der mittig angeordneten Einzel- kamera auftritt, werden die Beleuchtungsszenarien so gewählt, dass in einer ersten Beleuchtungsgruppe die Beleuchtungselemen- te eingeschaltet werden, die für die Aufnahme der jeweils außen liegenden Einzelkameras notwendig sind, hernach werden diese abgeschaltet und dann die Beleuchtungsgruppe beziehungsweise das Beleuchtungsszenario für die mittig angeordnete Einzelkamera eingeschaltet. Natürlich ist es möglich, die Abfolge umzukehren, das heißt, zuerst mit der mittig angeordneten Einzelkamera die Aufnahme zu beginnen und nachher die beiden außen liegenden Einzelkameras einzusetzen. Die einander gegenüberliegenden Außenkameras haben keinen gemeinsamen Überlapp, ihre Beleuchtungen beeinträchtigen einander nicht.
Die Anordnung der einzelnen Kameras entlang dem Fingerumfang (bezogen auf die Mittelachse des Fingers) ist dabei so gewählt, dass eine Aufnahme der gesamten Fingerlinie in einem Winkel von mindestens 175° oder mehr (bevorzugt zum Beispiel 180° - 200° oder 220°), insbesondere von Nagelbett zu Nagelbett möglich ist . Da die gesamte abgerollte Fingeroberfläche von den drei angeordneten Kameras gesehen wird, ist es grundsätzlich möglich, ein solch komplettes Abbild der Fingerspitze mit der dazugehörigen Fingerlinie als Aufnahme zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Stro- boskopbeleuchtung der Beleuchtungseinheit vorgesehen, welche mit der Aufnahme durch die Aufnahmeeinheit beziehungsweise der Einzelkamera synchronisiert ist. Hinsichtlich der Stroboskop- beleuchtung ist gefunden worden, dass die Bewegung einzelner Finger der Hand oder auch die Bewegungen der Bilderfassungseinrichtung wie beispielsweise der Kamera bei der Erzeugung der Aufnahmen eliminiert werden können. Verwacklungen oder unscharfe Aufnahmen können dadurch ausgeschlossen werden.
Des weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Ver- wendung der Projektion einer Gitterstruktur auf die Finger beziehungsweise die Handoberfläche gelöst, wobei aus dem von einer Aufnahmeeinheit beziehungsweise deren mehreren Kameras aufgenommenen Bild auf die tatsächlichen räumlichen Anordnungen der gewölbten Finger- , Hand- , beziehungsweise Handoberfläche zu schließen ist. Die Gitterstruktur wird dabei zum Beispiel durch zwei zueinander geneigten Bündeln und parallelen Linien erzeugt. Sie werden in einer Lichtfarbe auf die Oberfläche projiziert, für die bei der Aufnahmeeinheit beziehungsweise den Kameras eine separate Sensitivität ausschließlich zur Verfügung steht. In einer erfindungsgemäßen Variante wird hierzu zum Beispiel als Lichtfarbe Rot verwendet, die den roten Kanal der entsprechenden Aufnahmekamera anspricht. Die eingesetzte Einzelkamera besitzt noch zwei weitere Sensitivitäten, nämlich für grünes und blaues Licht. Diese beiden Farbkanäle werden für die eigentliche Texturinformation der Fingerlinien (handelt es sich um einen Berg oder um ein Tal) eingesetzt. In der Einzelkamera liegt somit pro Pixel (umfasst drei Farbrezeptoren) folgende Information vor:
Roter Kanal hell - Bildpunkt liegt auf projizierter Linie oder
Gitterkreuzpunkt , dunkel - Bildpunkt liegt neben Gitterlinien.
Grüner oder blauer Kanal hell - Bildpunkt zeigt Berg der Fingertextur, dunkel - Bildpunkt zeigt Tal der Fingertextur (je nach Einstellung) .
Entsprechend der Auflösungen der Kamera wird diese Information für eine Vielzahl von einzelnen Bildpunkten angelegt; das komplette räumliche Abbild erfolgt aber erst nach einem weiteren Durchlauf dieser Informationen durch die Auswerteinheit . Zunächst aber ist die Gitterprojektion zu kalibrieren, derart, dass diese Gitterprojektion auf ein entsprechendes Kalibrierziel gerichtet wird und dieses Abbild in geeigneter Weise ebenfalls aufgenommen wird. Dabei ist natürlich die Geometrie des' Kalibrierzieles bekannt, damit der Auswertalgorithmus der Auswerteinheit hieraus seine Schlüsse ziehen kann, wie die entsprechende räumliche Anordnung ist. Mit Hilfe dieser Kalibrierinformation ist es dann möglich, die tatsächliche Raumkoordinate des Bildpunktes in der Fingeroberfläche zu bestimmen. Man erhält dann ein entsprechendes 3 -D Abbild des Fingers ohne entsprechende Verzerrungen, da der Finger nicht während der Aufnahme gequetscht oder verformt wird. Das ist der Vorzug der berührungslosen Aufnahmetechnik,, die nach der Erfindung ebenfalls vorgeschlagen ist.
Mit Hilfe dieser Informationen ist es nun natürlich problemlos möglich, ein verzerrungsfreies Abrollbild der Fingermantelfläche zu erzeugen. Somit dient die Verwendung der Projektion in der Gitterstruktur auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche auch dafür, ein verzerrungsfreies Abbild der abgerollten Fingeroberfläche zu erhalten.
Im Zusammenhang mit dieser Anmeldung und dieser Erfindung wird darauf hingewiesen, dass alle Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Vorrichtungsanspruch angeführt worden sind, auch im Zusammenhang mit dem Verwendungsanspruch einsetzbar und kombinierbar sind und als solches mit offenbart sind, gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das heißt, Merkmale, die nur im Zusammenhang mit dem Verwendungsanspruch angeführt sind, sind in gleicher Weise auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbar, brauchbar und mit offenbart.
Des Weiteren beansprucht die Erfindung auch Schutz für unterschiedliche Teilaspekte, ohne dabei auf den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche festgelegt zu sein, das bedeutet, jedes Merkmal der abhängigen Ansprüche kann für sich allein oder im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Aufnahme biometrischer Daten, wie zum Beispiel Finger- und Handlinien, zum Beispiel im Rahmen einer Teilanmeldung beansprucht werden, wobei hier eine Beschränkung der unabhängigen Ansprüche nicht besteht . So sind zum Beispiel die Merkmale im Hinblick auf die Positioniersteuerung und den Positioniersensor auch bei Vorrichtungen einsetz- bar, bei welchen weder die Beleuchtungseinheit noch die Anlage verfahrbar sind. Dabei bietet auch die Positioniersteuerung zusätzliche Möglichkeiten. Neben einer Führung der verfahrbaren, positionierbaren Anlage beziehungsweise Beleuchtungseinheit gewinnt man über die Positioniersteuerung auch die biometrische Information der Handgestaltung. Mit Hilfe der Auswertung der Positioniersteuerung wird auch das jeweilige optimale Beleuchtungsszenario ausgewählt und eingesetzt. Diese Aspekte der Erfindung sind auch eigenständig offenbart, unabhängig von der Formulierung der unabhängigen Ansprüche.
Gleiches gilt auch für die Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit, die auch als unabhängig von der Ausgestaltung der Anlage beziehungsweise der Beleuchtungseinheit offenbart ist. Es ist auch möglich, die Aufnahmeinheit verfahrbar, positionierbar auszugestalten und die Beleuchtung beziehungsweise die Anlage verständlich zu realisieren. Auch dieser Aspekt ist mit offenbart.
Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter der Förder-Nr. 2005-IJ-CX-K071, zuerkannt von dem Justizministerium, angefertigt. Die Regierung hat bestimmte Rechte an der Erfindung.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, die Erfindung ist auf die hier gezeigte Ausgestaltung in keinster Weise beschränkt, es gibt eine Vielzahl von weiteren Varianten der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 In einer dreidimensionalen Ansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 in einer dreidimensionalen Ansicht die Beleuchtungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Blickrichtung nach Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3 in einer dreidimensionalen Ansicht einen vertikalen Schnitt durch die Beleuchtungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 in einer dreidimensionalen Ansicht die mit der Aufnahmeeinheit kombinierte Beleuchtungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 in einer dreidimensionalen Ansicht einen vertikalen Schnitt durch die kombinierte Beleuchtungseinheit/ Aufnahmeeinheit in der Blickrichtung nach Pfeil V aus Fig. 1,
Fig. 6 und 7 in je einer dreidimensionalen
Ansicht verschiedene Varianten des Beleuchtungselementes nach der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist die Vorrichtung 1 zur besseren Übersichtlichkeit offen gezeichnet, tatsächlich besteht die Vor- richtung 1 im Wesentlichen aus einem mehrseitig geschlossenen Gehäuse 12.
Das in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechteckig gestaltete Gehäuse 12 der Vorrichtung 1 besitzt an seiner Oberseite einen kastenartigen Überbau 10, unterhalb des Überbaus 10 befindet sich eine Öffnung 11. Durch die Öffnung 11 gelangt man widerstandslos in das Innere der Vorrichtung 1, in welcher die beweglich gelagerte Beleuchtungseinheit 3 vorgesehen ist. Die Öffnung 11 wird aber optisch und/oder elektronisch, zum Beispiel mit Hilfe eines Lichtvorhanges (auf ein Lichtschrankenprinzip basierendes, flächiges Überwachungsmittel) überwacht. Durch die offene Ausgestaltung mit Hilfe der Öffnung 11 ist es möglich, die aufzunehmende Hand- beziehungsweise Fingerlinie verzerrungsfrei abzubilden, ansonsten vorgesehene transparente Abdeckungen verschmutzen aufgrund des an den Fingern haftenden Schmutzes oder Schweißes und beeinträchtigen eine gute Aufnahme, dieser Nachteil wird durch das vorgeschlagene Konzept zuverlässig vermieden.
Die in Fig. 1 nicht gezeigte Hand liegt auf der Anlage 2 auf. Insofern hat die Anlage 2 hier die Funktion einer Auflage, ohne aber die Anlage 2 auf einen solchen Verwendungszweck zu beschränken. Neben dem Auflegen erfaßt die Anlage 2 aber auch die Möglichkeit, dass die Hand seitlich angelegt wird oder von unten an die Anlage 2 angelegt wird, je nachdem, wie das Konzept nach der Erfindung umgesetzt ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anlage 2 die Oberseite der Vorrichtung 1, diese bildet somit auch die Anlageebene 20.
Über der Öffnung 11, auf der Innenseite des Überbaues 10 ist ein Positioniersensor 40 vorgesehen. Der Positioniersensor 40 ist zum Beispiel als infrarotsensitive CCD-Kamera ausgebildet und derartig ausgestattet, dass er die gesamte, über der Öff- nung 11 positionierte, in den Überbau 10 eingeführte Hand abbildet.
Der Positioniersensor 40 ist mit der Positioniersteuerung 4 über die Sensorleitung 44 verbunden. Der Positioniersensor 40 dient dazu, Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger beziehungsweise der Hand zu übermitteln.
Die Positioniersteuerung 4 wertet die von dem Positioniersensor 40 übermittelten Informationen aus und wirkt dann über die Steuerleitungen 41, 42, 43 derart mit verschiedenen Fahrantrieben 30, 31 beziehungsweise Drehantrieben 36 der Beleuchtungseinheit zusammen, um die Beleuchtungseinheit 3 exakt unter dem Finger zu positionieren.
Die in Fig. 1 gezeigte Beleuchtungseinheit 3 ist verhältnismäßig einfach gehalten. Sie besteht aus einem nach oben offenen, U- förmigen Drehteil 35, welches auf seiner Innenseite eine Vielzahl von einzelnen Beleuchtungselementen 34 trägt. Schematisch sind zwei Einzelkameras 60 der Aufnahmeeinheit 6 angedeutet, diese werden später noch ausführlich erläutert.
Das Drehteil 35 sitzt auf einem entlang zweier rechtwinklig zueinander orientierten Führungsbahnen (Achsen) 32, 33 bewegbaren Schlitten.
Schematisch ist die Führungsbahn (Achse) 32 und die Führungsbahn (Achse) 33 angedeutet, geschickterweise ist eine Kreuzschlittenführung vorgesehen, derart, dass zum Beispiel die Y- Führungsbahn 33 auf dem Schlitten, der auf der X- Führungsbahn 32 beweglich ist, mitfährt. Das Drehteil 35 ist damit in einer zu den beiden Führungsbahnen (Achsen) 32, 33 parallelen Ebene bewegbar und aufgrund der Positioniersteuerung 4 auch exakt positionierbar. Es ist daher möglich, die Beleuchtungseinheit 3 in geeigneter Weise unter die jeweils aufzunehmenden Finger zu positionieren .
Die Positioniersteuerung 4 wirkt dabei über die beiden Steuerleitungen 41, 42 auf den Fahrantrieb 30 (X-Achse) beziehungsweise den Fahrantrieb 31 (Y-Achse) . Die Fahrantriebe sind zum Beispiel als Rotationsantriebe ausgeführt, die Führungsbahn zum Beispiel als Gewindespindel realisiert, es gibt eine Vielzahl von Varianten, den Fahrantrieb erfindungsgemäß zu realisieren und gleichzeitig eine hochgenaue Positionierung zu ermöglichen.
Neben den beiden Linearachsen in X- und Y-Richtung ist auch eine Drehbarkeit des Drehteiles 35 vorgesehen. Die hierfür vorgesehene Drehachse 37 steht rechtwinklig auf der von den Führungsbahnen (Achsen) 32, 33 definierten Ebene. An der Beleuchtungseinheit 3 ist des Weiteren ein Drehantrieb 36 vorgesehen, der einen Drehwinkel a (beziehungsweise Verschwenkwin- kel) um die Drehachse 37 des Drehteiles 35 bewirkt.
Auch auf diesen Drehantrieb 36 wirkt die Positioniersteuerung 4, hierzu ist die Steuerleitung 43 vorgesehen. Mit Hilfe der beiden Fahrantriebe 30, 31 sowie dem Drehantrieb 36 ist eine exakte Positionierung der die Beleuchtungselemente 34 tragenden Beleuchtungseinheit 3, exakt unterhalb des Fingers der aufzunehmen ist, möglich.
In Fig. 2 ist ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Die hier gewählte Blickrichtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil II angedeutet, wobei zur besseren Übersichtlichkeit das Gehäuse 12 der Vorrichtung 1 nicht gezeigt ist .
In Fig. 2 ist, von vorne gesehen, ein Finger 5 abgebildet. Dieser ist idealisiert kreisrund oder zylinderartig ausgebildet, wobei natürlich zu berücksichtigen ist, dass der Finger 5 eines Menschen ein aus mehreren Gliedern bestehendes, seine Oberfläche konkave und konvexe Oberflächenbereiche aufweisendes Element ist .
Es ist gut zu erkennen, dass der Kreisform des Fingers 5 folgend eine Vielzahl von Beleuchtungselementen 34 der Beleuchtungseinheit 3 unterhalb diesem angeordnet sind. Jedes dieser großen Anzahl von Beleuchtungselementen 34 richtet einen Lichtstrahl 39 auf einen speziellen Bereich der idealisiert als Zylindermantelfläche dargestellten Fingeroberfläche. Idealisiert handelt es sich bei den Lichtstrahlen 39 um Kegelstümpfe oder Pyramidenstümpfe, je nach Ausgestaltung der Abbildungs- optik der jeweiligen Beleuchtungselemente 34.
Gemäß der Erfindung ist erkannt worden, dass eine optimale Aufnahme mit einer Aufnahmeeinheit eine entsprechend Beleuchtung bedingt. Für kontrastreiche Aufnahmen wird in einer erfindungsgemäßen Variante die Hellfeld-Methode vorgeschlagen, die in Fig. 2 auch gezeigt ist, Einzelkameras 60 (in Fig. 2 nicht gezeigt) beobachten die Aufnahme in Totalreflexion des Lichtstahles 39. Dabei wird die Eigenschaft der Einzelkameras ausgenutzt, dass diese ein verhältnismäßig großes Raumwinkelsegment beobachten können. Eine Einzelkamera 60 beobachtet einen Bereich der Finger- oder Handoberfläche, die von einer Vielzahl von Beleuchtungselementen 34 beleuchtet wird.
Der Aufbau der Beleuchtungseinheit 3 ist wie folgt:
An einem Gestell 300 sind in mehreren Reihen beziehungsweise Spalten eine Vielzahl von Beleuchtungselementen 34 angeordnet. Einzelne Beleuchtungselemente 34 sind pyramidenstumpfartig ausgebildet, derart, dass die dem Finger 5 zugewandte Fläche geringer ist als die Rückseite, an welcher in kreisrunden Stutzen 301 Beleuchtungsmittel und so weiter befestigbar sind.
Die Anordnung ist so gewählt, dass die Beleuchtungelemente 34 zusammen eine teilwannenartige Gestalt der Beleuchtungseinheit 3 bilden, welche insofern dem vorderen Bereich der Fingerspitze nachempfunden ist. Aufgrund ähnlicher Abstände ist es möglich, ähnliche Abbildungsoptiken zu verwenden. Dabei projiziert jedes Beleuchtungselement 34 nur einen verhältnismäßig kleinen Leuchtbereich auf die Oberfläche des Fingers 5, der typischerweise einige Quadratmillimeter bis wenige Quadratzentimeter groß ist. Es ergibt sich somit eine schachbrettartige Aufteilung der Fingeroberfläche in eine Vielzahl unterschiedlicher Leuchtbereiche .
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht nach Fig. 2 gezeigt. Es ist gut die Rundung der teilwannenförmig angeordneten Beleuchtungs- elemente 34 der Beleuchtungseinheit 3 zu erkennen, es bildet sich eine teilwannenartige Beleuchtungsfläche 302 aus.
Der Aufbau der Beleuchtungseinheit 3 ist dabei so gewählt, dass an dem Gestell 300 eine Vielzahl der Beleuchtungselemente 34 angeordnet sind, die untereinander zum Beispiel durch eine Klebung oder Verschweißung gehalten sind.
Die einzelnen Beleuchtungselemente sind untereinander unterschiedlich oder zumindest in Gruppen unterschiedlich, da sie an verschiedenen Orten der Beleuchtungsfläche 302 angeordnet sind. Es ist eine im Wesentlichen selbsttragende Anordnung, die nur an wenigen Stellen mit dem Gestell 300 verbunden ist, an dem Gestell 300 sitzt dann der Drehantrieb, der diesen gesamten oberen Teil als Drehteil 35 zu drehen vermag.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, umfasst die Beleuchtungseinheit 3 auch die Aufnahmeeinheit 6. Die Aufnahmeeinheit 6 besteht dabei aus mehreren Einzelkameras 60, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel unterhalb der Beleuchtungselemente 34 angeordnet sind. Auch die Aufnahmeeinheit 6 mit ihren Einzelkameras 60 und den anderen dazu notwendigen optischen Elementen (diverse Umlenk- Spiegel 61, 62) werden von dem Gestell 300 gehalten und sind Teil des Drehteiles 35. Damit vollführt die Aufnahmeeinheit 6 genau die gleichen Bewegungen wie die Beleuchtungseinheit 3 und die optischen Verhältnisse sind für jede Positionierung des Fingers die geichen.
Es ist gefunden worden, dass für eine optimale Beleuchtung am besten gerichtetes Licht eingesetzt wird, welches aus einer Vielzahl von in der Beleuchtungsfläche 302 angeordneten Be- leuchtungselementen 34 abgestrahlt wird. Einige wenige der Beleuchtungselmente 34 haben gegebenenfalls noch eine zusätzlich Aufgabe, nämlich die Projektion von Bündeln paralleler Linien und/oder eines Gitters auf die Oberfläches des Fingers 5, um ein Orientierung zu ermöglichen.
Ziel ist es, ein Abbild der Fingeroberfläche von Nagel zu Nagel, also über ein Winkelsegment von mindestens ca. 175° und mehr (ca. 180° bis 220°) zu erreichen. Hierfür sind mehrere Einzelkameras 60 der Aufnahmeeinheit 6 vorgesehen, die zusammen ein stereoskopisches Bild der Fingeroberfläche 50 ergeben.
Mit Hilfe wenigstens einem der Umlenkspiegel 61, 62 wird das Bild der Fingeroberfläche 50 für die einzelnen Einzelkameras 60 gefaltet, wodurch der Vorteil entsteht, dass die Einzelkameras 60 nicht in der Beleuchtungsfläche 302 angeordnet werden müssen, wo sowieso schon Platzenge besteht, sondern sie können in einer größeren Entfernung zum Finger angeordnet sein als die Beleuchtungselemente 34.
Mit Hilfe des ersten Umlenkspiegels 61 wird dabei das jeweilige seitliche Bild der Fingeroberfläche 50 nach unten abgelenkt auf einen zweiten Umlenkspiegel 62. Der zweite Umlenkspiegel 62 lenkt das Abbild rechtwinklig um, um dieses in liegend angeordnete Einzelkameras 60 zu leiten. Hierdurch wird eine sehr platzsparende Anordnung realisiert. In Fig. 5 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V nach Fig. 1 gezeigt, es handelt sich dabei um eine Schnittdarstellung. Gut zu erkennen ist die nach hinten hochgezogene Anordnung der Beleuchtungselemente 34, die die teilwannenartige Beleuchtungsfläche 302 mit definieren.
In dieser Übersicht sind die drei Einzelkameras 60 gut zu erkennen, die sich unterhalb der Beleuchtungselemente 34 befinden. Für die mittlere Einzelkamera 60, die sich vertikal unterhalb des Fingers 5 befindet, ist in geeigneter Weise in der Beleuchtungsfläche 302 eine Öffnung oder ein Fenster vorgesehen, um den Sichtbereich 63 ' zu ermöglichen. Im Übrigen sind die einzelnen Sichtbereiche mit 63, 63' und 63 '' angegeben. In dem hier gezeigten idealisierten Bild überlappen sich die Sichtbereiche 63, 63', 63' ' erheblich, derart, dass man fast auf die untere Einzelkamera 60 (mittig angeordnet) verzichten könnte, da sich ihr Sichtbereich 63 ' auch durch die beiden anderen benachbarten Sichtbereiche 63 und 63 ■' ergeben würde. Diese Redundanz ist aber günstig für eine möglichst gute Aufnahme, da für eine stereoskopische Bildinformation gerade das Abbilden des gleichen Gegenstandes von verschiedenen Winkeln, also in verschiedenen Sichtbereichen 63, 63', 63' ' günstig ist. Ein entsprechend großer Überlappungsbereich ist daher von Vorteil. Bezüglich der jeweiligen Beleuchtung werden dann gegebenenfalls unterschiedliche Beleuchtungsszenarien gewählt, da die Hellfeldbeleuchtung für eine erste Einzelkamera 60 unter Umständen zu einer diffusen Beleuchtung der anderen Einzel- kamera 60 führen könnte.
In Fig. 6, 7 sind verschiedene Varianten des Beleuchtungselementes 34 der Beleuchtungseinheit 3 gezeigt. Die verschiedenen Beleuchtungselemente 34 werden in mehreren Typen, in größerer Anzahl pro Beleuchtungseinheit 3 benötigt .
Im Einzelnen besteht ein Beleuchtungselemente 34 aus einem Träger 303, einem Leuchtmittel 304 und einer Abbildungsoptik 305, bei welchen die Lichtstrahlen 39 zum Beispiel als Leuchtfeld auf die Fingeroberfläche 50 projiziert wird.
Der Träger 303 hat zum einen die Aufgabe, die einzelnen Elemente des Beleuchtungselementes, nämlich das Leuchtmittel 304 und die Abbildungsoptik 305 zu tragen, aufgrund der selbsttragenden Konstruktion der Beleuchtungseinheit 3 in sich stellt der Träger 303 aber auch eine Verbindung mit den benachbarten Trägern benachbarter Beleuchtungselemente 34 dar.
Als Leuchtmittel 304 findet zum Beispiel eine Diode (LED) oder ähnliches Verwendung. Günstigerweise werden verhältnismäßig schmalbandig emmitierende Lichtquellen eingesetzt, also Lichtquellen, die möglichst monochromatisch sind, deren Lichtfarbe optimal der jeweiligen Sensitivität der Einzelkameras angepasst ist. Eine solche Maßnahme erhöht die Güte der Aufnahme erheblich.
Für die Ausgestaltung der Abbildungsoptik 305 gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen. In der in Fig. 6 dargestellten Variante ist ein Freiformspiegel 306 vorgesehen, der parabolar- tig ausgebildet ist und das Leuchtmittel 304 ist im Brennpunkt dieses Paraboles angeordnet .
In Fig. 7 ist eine andere Variante des Beleuchtungselementes 34 gezeigt. Der Träger 303 ist hier kubusartig ausgebildet, der Kubus ist pyramidenstumpfartig realisiert mit einem rückseitig angeordnetem Stutzen 301, in welchem zum Beispiel das Beleuchtungsmittel und dessen elektrische Anschlüsse angeordnet sind. Auf der dem Stutzen 301 abgewandten Vorderseite befindet sich eine Abbildungsoptik 305.
Die Abbildungsoptik 305 besteht dabei zum Beispiel aus einem Diffusor für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Leuchtfeldes 39 sowie einer Linse beziehungsweise Fresnellinse, die den Kubus abschließt.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes .
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Es ist weiter zu beachten, daß die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Haupt- anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merk- malen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zur Aufnahme von biometischen Daten, wie zum Beispiel Finger- und/oder Handlinien, wobei an der Vorrichtung eine Anlage für die Hand beziehungsweise Finger sowie eine Beleuchtungseinheit vorgesehen ist, mit einer verfahrbaren, positionierbaren Beleuchtungseinheit (3) und/oder Anlage (2) und einer Positioniersteuerung (4) , dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniersteuerung (4) Informationen über die Lage und/oder Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand auswertet .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine feststehende Beleuchtungseinheit (3) und/oder feststehende Anlage (2) .
3. Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Beleuchtungseinheit (3) beziehungsweise der Anlage (2) und der Hand beziehungsweise Finger (5) keine weiteren Bauteile befinden, insbesondere die Aufnahme der biometrischen Daten berührungslos erfolgt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung ein Positioniersensor (40) vorgesehen ist, der der Positioniersteuerung (4) Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger und/oder der Hand übermittelt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, dass der Positioniersensor (40) an der Vorrichtung (1) ortsfest angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniersensor (40) mit der Beleuchtungseinheit (3) beziehungsweise der Anlage (2) mitfahrend ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verfahr- barkeit der Beleuchtungseinheit (3) beziehungsweise der Anlage (2) mindestens ein Fahrantrieb (30, 31) vorgesehen ist und die Positioniersteuerung (4) auf den Fahrantrieb (30, 31) wirkt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniersensor beziehungsweise eine Positionserfassungskamera die Lage der Hand und/oder aller Finger mit einer Aufnahme bestimmt und diese dabei erfassten Informationen von der Positioniersteuerung (4) an den oder die Fahrantrieb (e) (30, 31) zur Positionierung der Beleuchtungseinheit (3) weitergeleitet werden.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionier- sensor (40) Veränderungen der Lage der Hand und/oder einzelner Finger erfasst und diese zur Verarbeitung an die Positioniersteuerung (4) weiterleitet.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Positionierung der Beleuchtungseinheit (3) beziehungsweise Anlage (2) bezüglich eines ersten Fingers (5) oder Handbereiches die aktuelle Lage des Fingers (5) beziehungsweise Handbereiches von dem Positioniersensor (40) weiterhin erfasst wird und die Information über Lage, Größe und/oder Ausrichtung des Fingers (5) beziehungsweise Handbereichs fortlaufend für Nachregelzwecke der Dreh- (36) beziehungsweise Fahrantriebe (30, 31) an die Positioniersteuerung (4) übermittelt wird.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Positionierung der Beleuchtungseinheit (3) beziehungsweise Anlage (2) bezüglich eines ersten Fingers (5) oder Handbereiches der Positioniersensor (40) die Lage, Größe und/oder Ausrichtung eines zweiten Fingers oder Handbereiches ermittelt und an die Positioniersteuerung (4) übermittelt, welche darauf die Positionierdaten für die Dreh- (36) beziehungsweise Fahrantriebe (30, 31) ermittelt, damit nach Abschluss der Aufnahme der biometrischen Daten an dem ersten Finger oder Handbereich eine Positionierung an dem zweiten Finger oder Handbereich erfolgt.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) beziehungsweise die Anlage (2) in eine oder mehreren Ebene/n entlang zweier, winklig, insbesondere rechtwinklig zueinander orientierter Achsen (32, 33) verfahrbar und positionierbar ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) beziehungsweise die Anlage (2) derart bewegbar ist, dass der Abstand zwischen der Beleuchtungseinheit (3) und der an der Anlage anliegenden Hand beziehungsweise Finger veränderbar ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene über und/oder unterhalb der Anlage (2) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene seitlich neben der Anlage (2) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene im Wesentlichen vertikal oder horizontal orientiert ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene im Wesentlichen parallel orientiert zu der Anlage (2) ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) eine Vielzahl von Beleuchtungselementen (34) aufweist .
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) ein um eine Drehachse (37) drehbares, die Beleuchtungselemente (34) tragendes, durch einen Drehantrieb (36) bewegbares und positionierbares Drehteil (35) aufweist .
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniersteuerung (4) auf den Drehantrieb (36) wirkt.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse
(37) winkelig, insbesondere rechtwinklig zur Ebene orientiert ist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) mit mindestens zwei Arten unterschiedlicher Beleuchtungselemente (34) ausgestattet ist, die sich bezüglich der abgestrahlten Lichtfärbe unterscheiden.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) weitere Beleuchtungsmittel vorgesehen sind.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Beleuchtungseinheit (3) abgestrahlte Licht und das von dem Beleuchtungsmittel abgestrahlte Licht gleicher oder unterschiedlicher Lichtfarbe ist.
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch gerichtetes Licht der Beleuchtungselemente (34) der Beleuchtungseinheit (3) .
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungs- element (34) mindestens ein Leuchtmittel (304) aufweist.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungs- element (34) eine Abbildungsoptik (305) aufweist, um den von dem Leuchtmittel (304) erzeugten Lichtbereich auf einen Leuchtbereich der Hand oder des Fingers abzubilden.
28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein diffuses Lichtfeld der Beleuchtungseinheit (3) .
29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beleuchtungs- element (34) mindestens zwei Leuchtmittel (304) aufweist und mindestens zwei Abbildungsoptiken (305) vorgesehen sind, um die von den Leuchtmitteln (304) erzeugten Licht- bereiche auf an der Hand oder Finger unterschiedliche Bereiche abzubilden.
30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungs- optik (305) mindestens eines oder mehrere der nachfolgenden optischen Bauteile, nämlich einen Diffusor, eine Linse, eine Fresnellinie, ein Freiformspiegel (306) , ein Parabolspiegel, ein Objektiv, einen Spiegel, ein Prisma oder dergleichen umfasst.
31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der durch die Anlage (2) definierten Anlageebene (20) an der Beleuchtungseinheit (3) gegebenenfalls durch einen Frei- raum in Höhe der Anlageebene (20) getrennt, Beleuchtungs- elemente (34) vorgesehen sind.
32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) oberhalb der Anlageebene (20) angeordnet ist, derart, dass eine Beleuchtung des Fingers (5) von oberhalb des Nagelbettes erfolgt.
33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- elemente (34) an der Beleuchtungseinheit (3) in einer Art Teilwannenform, der Oberfläche der Unterseite der Fingerspitze entsprechend, angeordnet sind und so eine Beleuchtungsfläche (302) bilden.
34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Beleuchtungselemente (34) , von der Beleuchtungsfläche (302) beabstandet, vorgesehen sind.
35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) zwei oder mehrere, jeweils aus mindestens einem Beleuchtungselement (34) bestehenden Beleuchtungs- gruppen besteht, und die Beleuchtungsgruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Licht abstrahlen.
36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungssteuerung vorgesehen ist und die Positioniersteuerung (4) der Beleuchtungssteuerung Informationen über die Lage, Größe und/oder Ausrichtung der Finger (5) und/oder Hand übermittelt und durch die BeleuchtungsSteuerung eine Auswahl der einzusetzenden Beleuchtungsgruppen und deren Abfolge erfolgt.
37. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leuchtmittel
(304) eine LED, eine Laserdiode, ein Laser, eine Lampe, zum Beispiel eine Kleinlampe oder eine Halogenlampe oder das Lichtaustrittsende eines Lichtwellenleiters vorgesehen ist.
38. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtfärbe der Beleuchtungselemente (34) cyan, grün und/oder blau verwendet wird.
39. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Fingern beziehungsweise Hand benachbart angeordneten Leuchtbereiche mit Licht unterschiedlicher Lichtfarbe beleuchtet sind.
40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) zumindest ein Bündel von parallelen Linien auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche projeziert .
41. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs- einheit (3) zwei Bündel von Linien auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche projeziert und so eine Gitterprojektion entsteht.
42. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine andere Lichtfarbe der Linienbündel beziehungsweise der Gitterprojektion als die Lichtfarbe der Bestrahlung der Leuchtbereiche.
43. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an feststehenden Teilen der Vorrichtung (1) zusätzliche Beleuchtungsele- mente vorgesehen sind.
44. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungs- element (34) , sowie auch das zusätzliche Beleuchtungselement, ein Leuchtmittel aufweist oder zum Beispiel wie ein Spiegel ein Leuchtfeld reflektiert.
45. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beleuchtungselement (34) beziehungsweise ein Teil eines Beleuchtungselements (34) einen zusätzlichen Adaptionsantrieb aufweist.
46. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions- steuerung (4) auf den Adaptionsantrieb wirkt.
47. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (3) mitfahrend eine Aufnahmeeinheit (6) vorgesehen ist .
48. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (6) aus mehreren Einzelkameras (60) besteht.
49. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkameras
(60) bezogen auf den Fingerumfang derart verteilt angeordnet sind, dass eine Aufnahme der gesamten Fingerlinien in einer Winkelsegment von mindestens 175°, bezogen um den Fingermittelpunkt, vorzugsweise von Nagelbett zu Nagelbett, erfolgt.
50. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strobroskobbeleuch- tung der Beleuchtungseinheit (3) , welche mit der Aufnahme durch die Aufnahmeeinheit (6) beziehungsweise Einzelkameras (60) synchronisiert ist.
51. Verwendung der Projektion einer Gitterstruktur auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche, um aus dem von einer Aufnahmeeinheit beziehungsweise deren mehreren Kameras aufgenommenen Bild/ern auf die tatsächliche räumliche Anordnung der gewölbten Finger-, Hand- beziehungsweise Handbereichsoberfläche zu schließen.
52. Verwendung der Projektion einer Gitterstruktur auf die Finger- beziehungsweise Handoberfläche, um aus dem von einer Aufnahmeeinheit beziehungsweise deren mehreren Kameras aufgenommenen Bild/ern ein verzerrungsfreies Abbild der abgerollten Fingeroberfläche zu erhalten.
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