DE19958378A1 - Vorrichtung zur Personenidentifikation - Google Patents
Vorrichtung zur PersonenidentifikationInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks DOLLAR A - mit mindestens einer Lichtquelle zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers mittels Lichtpulsen und DOLLAR A - mit mindestens einer faseroptischen Fingerauflagefläche zum Abnehmen eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks, durch welche Fingerauflagefläche das optische Abbild zu mindestens einer Sensoreinheit transportierbar ist, in der das optische Abbild in elektrische Signale umwandelbar ist, DOLLAR A wobei die mindestens eines Lichtquelle seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist, wobei das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche abstrahlbar ist und wobei die Dauer und/oder die Intensität der von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Personenidentifikation mittels mindestens eines
Fingerabdrucks
- - mit mindestens einer Lichtquelle zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers mittels Lichtpulsen und
- - mit mindestens einer faseroptischen Fingerauflagefläche zum Abnehmen eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks, durch welche Fingerauflagefläche das optische Abbild zu mindestens einer Sensoreinheit transportierbar ist, in der das optische Abbild in elektrische Signale umwandelbar ist,
wobei die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben
der Fingerauflagefläche angeordnet ist und wobei das
Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der
Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen
Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche abstrahlbar ist.
Derartige Vorrichtungen dienen der Aufnahme und
Verarbeitung von Fingerabdrücken und können in
beliebigen Bereichen zum Einsatz gebracht werden, in
denen eine Personenidentifikation notwendig ist.
Beispielhaft können in diesem Zusammenhang das Gebiet
der Computertechnik, der Einlaßsysteme, der
Kriminalistik, der Medizin, der Schutzsysteme im
allgemeinen sowie der Banken- und Finanzbereich
genannt werden.
Nun sind auf dem Gebiet der Vorrichtungen zur
Personenidentifikation mittels mindestens eines
Fingerabdrucks Systeme bekannt (vgl. internationale
Offenlegungsschrift WO 98/27509), die eine
Lichtquelle aufweisen, die über dem zu
durchleuchtenden Finger angeordnet ist, so daß sich
der Finger bei Auflegen auf die Fingerauflagefläche
zwischen der Lichtquelle und der Fingerauflagefläche
befindet. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht
gelangt nach Durchlaufen des vorderen Bereichs des
Fingers und Aufnehmen der Informationen hinsichtlich
des Fingerabdrucks durch die Fasern der
Fingerauflagefläche in die unterhalb der
Fingerauflagefläche angeordnete Sensoreinheit und
wird dann mittels der der Sensoreinheit
nachgeordneten Auswerteeinheit analysiert.
Im Zusammenhang mit diesem sogenannten
direktoptischen Verfahren erweist es sich jedoch als
ausgesprochen problematisch, daß die mittels ihres
Fingerabdrucks zu identifizierende Person den
betreffenden Finger gewissermaßen in einen Hohlraum
bzw. in eine Öffnung zwischen Lichtquelle und
Fingerauflagefläche stecken muß.
Dies ist psychologisch ausgesprochen ungünstig und
erhöht die Hemmschwelle, eine gattungsgemäße
Vorrichtung zu benutzen, erfahrungsgemäß in
signifikanter Weise, weil die zu identifizierende
Person gleichsam genötigt ist, ein exponiertes
Körperteil in Form des vorderen Bereichs des Fingers
in einen nicht visuell erfaßbaren Hohlraum zu
stecken, womit nicht selten ein gesteigertes
Angstgefühl einhergeht.
Das vorgenannte Problem der psychischen Überwindung
ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Eingabe
von unregelmäßigen Mustern (vgl. deutsche
Offenlegungsschrift DE 44 04 918 A1) nicht gegeben.
Diese Vorrichtung enthält ein Lichtleiterbündel, an
dessen beiden Enden jeweils eine Eintrittsfläche und
eine Austrittsfläche gebildet sind. Eine
Beleuchtungsvorrichtung gibt Bestrahlungslicht in der
Weise ab, daß ein Lichtmuster entsprechend einem
konvexen Teil eines Objekts in Berührung mit der
Eintrittsfläche und entsprechend einem konkaven Teil
des Objekts außer Berührung zu der Eintrittsfläche
gebildet wird. Stellt sich ein Einfallswinkel des
Bestrahlungslichts ein, der größer als ein kritischer
Winkel an einer Grenzfläche zwischen einem Kernteil
einer jeweiligen Lichtleitfaser des
Lichtleiterbündels und der Luft ist, so ist es
möglich, an der Eintrittsfläche außer Berührung zum
konkaven Teil des Objekts eine Totalreflexion und an
der Eintrittsfläche in Berührung mit dem konvexen
Teil des Objekts keine Totalreflexion zu erzielen,
was Reflexionslicht mit einem unregelmäßigen
Muster entsprechenden Lichtmuster ergibt. Das sich
ergebende Lichtmuster wird über die Austrittsfläche
in eine photoelektrische Wandlervorrichtung
eingegeben und durch diese in elektrische
Informationen umgesetzt.
Die aus der DE 44 04 918 A1 bekannte Vorrichtung
erweist sich jedoch insofern als nachteilig, als
diese mit Licht konstanter Intensität arbeitet und
auf dem Prinzip der gestörten Totalreflexion basiert.
Hierdurch werden sowohl die Art der Beleuchtung als
auch die Lichtführung starr und unflexibel, denn bei
einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr
als etwa 3.000 Lux kommt es sehr schnell zu einer
Übersättigung der photoelektrischen
Wandlervorrichtung, so daß mit der konventionellen
Vorrichtung keine verläßlichen Ergebnisse mehr
erzielt werden können.
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen
und Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vorrichtung zur Personenidentifikation in einer Weise
weiterzubilden, die eine ausreichende, zuverlässige
Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen .
Bereichs des Fingers ermöglicht, bei der des weiteren
sowohl die Vorrichtung zur Personenidentifikation
vollständig einsehbar als auch der Vorgang der
Personenidentifikation für die zu identifizierende
Person nachvollziehbar und transparent ist und mit
der schließlich unabhängig von den jeweiligen
Umgebungslichtverhältnissen stets konstant gute und
verläßliche Ergebnisse erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß
gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung die Dauer
und/oder die Intensität der von der mindestens einen
Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit
von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist.
Mithin wird auf für den Fachmann nicht vorhersehbare
Weise eine dynamische Lichtregelung (= DLR oder auch
DLC = "dynamic light control"), das heißt eine Art
"intelligente Lichtsteuerung" bereitgestellt, durch
die die Defizite sich ändernder
Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder
Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung,
ausgleichbar sind. Hierzu ist bei der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise
mindestens ein Steuerungsmittel zum Regeln der Dauer
und/oder der Intensität der Lichtpulse vorgesehen.
Mit diesem Steuerungsmittel ist ein kontinuierliches
oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem
eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und
mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und
Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels
kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die
kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und/oder in
ihrer Intensität exakt auf tatsächlich benötigte
Lichtmenge dosiert sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsmittel
auf:
- - mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Erfassungsmodul einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet sein kann;
- - mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßten Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Auswertemodul einheitlich mit mindestens einer Auswerteeinheit und/oder als Teil mindestens einer Auswerteeinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist; und
- - mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten, wobei das Speichermodul einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit und/oder als Teil mindestens einer Speichereinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist.
Die Arbeitsweise und Funktion des Steuerungsmittels
ist hierbei beispielsweise dergestalt, daß das
Erfassungsmodul die jeweiligen
Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, diese im
Auswertemodul ausgewertet und analysiert werden sowie
im Auswertemodul ein Vergleich mit im Speichermodul
gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird
dann die Lichtquelle, die mit dem Steuerungsmittel
und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul in
Verbindung steht, vom Steuerungsmittel angesprochen,
wobei die Dauer und/oder die Intensität der von der
Lichtquelle emittierten Lichtpulse an die ermittelten
Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer
als auch in ihrer Intensität dynamisch gestaltet
werden, um für jede Art von Umgebungslicht
(beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache
Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht,
Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, . . .)
die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu
stellen und mithin ein kontrastreiches und
tiefenscharfes Abbild des Fingerabdrucks zu erhalten.
Insbesondere sind mit der dynamischen Lichtregelung
Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux
realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert
in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht.
Die mit dieser dynamischen Lichtregelung erzielbaren
Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen
Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrast-
und Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig
Prozent auf, wobei die erfindungsgemäße Art der
Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich
ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte
Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger
als einhundert Millisekunden dosieren kann und zur
Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren
Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende
Bildqualität erhaltbar ist.
Mithin ist der erfindungswesentliche Vorteil der
vorliegenden Vorrichtung in der "intelligenten
Ansteuerung" zu sehen, die sich die eingestrahlte
Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert
und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt
rund um den vorderen Bereich eines Fingers, für jeden
Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt,
so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung
mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit
ausgeschlossen ist.
In diesem Zusammenhang zeitigen konstante
Beleuchtungseinheiten, wie sie etwa bei
konventionellen Vorrichtungen zur
Personenidentifikation mittels mindestens eines
Fingerabdrucks vorgesehen sind, den weiteren
Nachteil, daß die von ihnen bereitgestellte
Lichtmenge nicht objektbezogen abgegeben werden kann,
das heißt ein zehn Millimeter starkes Objekt wird mit
der gleichen Lichtmenge wie ein fünf Millimeter
starkes Objekt beleuchtet, woraus Unschärfen sowie
auch teilweise Überbelichtungen resultieren.
Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende
Erfindung die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts,
etwa des vorderen Bereichs eines Fingers, und zwar
unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen
durchaus auch eine mehr oder weniger starke
Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes
Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig
davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder
rückseitig von Störlicht beleuchtet wird. Demzufolge
spielt es bei der vorliegenden Erfindung keine Rolle,
unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht
auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird;
lediglich die Dauer und/oder die Intensität des
zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich
individuell zu regeln.
Die Vorzüge der vorliegenden dynamischen
Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein
Fingerbild ohne wesentliche Änderung der
Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung
des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.
Zweckmäßigerweise ist das Steuerungsmittel für die
dynamische Lichtregelung als mindestens ein
Logikbauteil und/oder als mindestens eine
Logikschaltung, insbesondere als mindestens ein
Standardlogikbauteil oder als mindestens eine
programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate
array) ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung
hierzu kann das Steuerungsmittel auch als mindestens
eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP =
digital signal processor) und/oder als mindestens ein
Mikrocontroller ausgebildet sein.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das zur
Bewerkstelligung der dynamischen Lichtregelung
vorgesehene Steuerungsmittel gemäß einer zweckmäßigen
Ausgestaltungsform mindestens ein Erfassungsmodul,
mindestens ein Auswertemodul und mindestens ein
Speichermodul auf. Ist nun das Erfassungsmodul in
bevorzugter Weise einheitlich mit der Sensoreinheit
und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet, so
kann sich die photoempfindliche Fläche und/oder die
photoempfindliche Schicht der Sensoreinheit mittels
der dynamischen Lichtregelung gewissermaßen selbst -
und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche
Lichtmenge anfordern, was insbesondere dann in
vorzüglicher Weise funktioniert, wenn das
Auswertemodul der Steuerungsmittel einheitlich mit
der Auswerteeinheit und/oder als Teil der
Auswerteeinheit ausgebildet ist.
Konventionelle Vorrichtungen zur
Personenidentifikation mittels mindestens eines
Fingerabdrucks können dies nicht leisten, weil
derartige bekannte Vorrichtungen - wenn überhaupt -
das eingestrahlte Licht für den gesamten Bereich der
Sensoreinheit unflexibel und starr regulieren; im
Gegensatz dazu ist nur die dynamische Lichtregelung
in der Lage, für jeden Bereich der Fläche und/oder
der Schicht der Sensoreinheit die angesichts der
Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge
hinsichtlich Dauer und/oder hinsichtlich Intensität
im Auswertemodul in bezug auf eine optimale Sättigung
zu berechnen und unverzüglich zu liefern.
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllt die
mindestens eine Lichtquelle bei der dynamischen
Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung
eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu
berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen
Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers in den
meisten praktischen Anwendungsfällen mehr als eine
Lichtquelle vorgesehen ist, beispielsweise zwei
Lichtquellen oder insbesondere vier Lichtquellen, die
symmetrisch zueinander angeordnet sein können
und/oder die seitlich oder ringförmig, hierbei
insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um
die Fingerauflagefläche herum angeordnet sein können.
Gemäß einer besonders erfindungswesentlichen
Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist die
jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der
von der jeweiligen Lichtquelle abgestrahlten
Lichtpulse in Anpassung an die
Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar; dies
bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer
und/oder die jeweilige Intensität der von den
einzelnen Lichtquellen abgestrahlten Lichtpulse
unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in
Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten,
steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen
unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die
jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität
vorzugsweise im Auswertemodul für jede Lichtquelle
einzeln berechnet wird.
Nicht nur die Ansteuerung der Lichtquellen und die
Anzahl der Lichtquellen, sondern auch deren Anordnung
spielt bei der vorliegenden Erfindung eine
erfindungswesentliche Rolle. Indem die Lichtquelle
seitlich neben der Fingerauflagefläche angeordnet ist
und das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die
von der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des
vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche abstrahlbar ist, wird eine
ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende
Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers
ermöglicht.
Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen
Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite,
wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des
vorderen Bereichs des Fingers eindringt und dort
gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in
alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung
der faseroptischen Fingerauflagefläche erfolgt;
mithin basiert die vorliegende Erfindung
gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt
das optische Abbild des Fingerabdrucks wird als
Durchlichtbild verarbeitet.
Indem nun beim Vorgang der Personenidentifikation die
die Hautleisten oder Papillarlinien tragende
Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf der
Fingerauflagefläche aufliegt, "verschließen" die
Hautleisten oder Papillarlinien bereichsweise die
Eingänge der Fasern der Fingerauflagefläche, so daß
in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien
verschlossenen Bereichen der faseroptischen
Fingerauflagefläche kein oder nur sehr wenig im
Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreutes,
sogenanntes Durchgangslicht in die
Fingerauflagefläche gelangt.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den
Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr
gestreutes Licht in die Fasern der
Fingerauflagefläche und demzufolge durch die
Fingerauflagefläche zur vorzugsweise mindestens eine
photoempfindliche Fläche und/oder mindestens eine
photoempfindliche Schicht aufweisenden Sensoreinheit,
so daß ein äußerst sensibles Instrument zur
Identifizierung von Personen anhand des
Fingerabdrucks, insbesondere anhand der Bereiche der
Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der
Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien
bereitgestellt ist.
Das aufgenommene optische Abbild des Fingerabdrucks
gelangt mithin durch die Fasern der
Fingerauflagefläche in die der Fingerauflagefläche
nachgeordnete Sensoreinheit und wird dann mittels der
der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordneten
Auswerteeinheit analysiert und verarbeitet. Hierbei
können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung
erhaltenen Daten und Informationen in bevorzugter
Weise in mindestens einer der Sensoreinheit
nachgeordneten Speichereinheit gesammelt und
gespeichert werden.
Es ist in diesem Zusammenhang von Bedeutung, daß
sowohl die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vollständig einsehbar ist als auch der
Vorgang der Personenidentifikation für die zu
identifizierende Person nachvollziehbar und
transparent ist, da diese Person den vorderen Bereich
ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise
lediglich auf die Fingerauflagefläche legen muß,
nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in
eine Öffnung stecken muß.
Des weiteren ist als optionales
erfindungswesentliches Merkmal der Vorrichtung die
Auslegung für die Lebenderkennung (sogenannter "life
support") zu nennen, das heißt aufgrund der
Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der
Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen
zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien ist mit
der vorliegenden Erfindung auch eine Beobachtung oder
Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete
Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers, lebt,
das heißt beispielsweise von Blut durchflossen ist
und/oder einen Pulsschlag aufweist. In diesem
Zusammenhang kann die Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung beispielsweise durch Vergleich
der für die zwei unterschiedlichen Wellenlängen
erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der
Sauerstoffsättigung im Blut des vorderen Bereichs des
Fingers ausgelegt sein.
Auch könnte mit der vorliegenden Erfindung
beispielsweise eine Person nur dann als
authentifiziert oder authorisiert identifiziert
werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr
als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz
nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die
Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die
Personenidentifikation.
Diese zusätzlichen, beispielsweise den Pulsschlag
betreffenden biometrischen Daten senken die
Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs,
weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der zu
identifizierenden Person von einem früher erhaltenen
Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die
existierenden Daten über die Veränderungen der
Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers
erlauben es, den Pulsschlag der zu identifizierenden
Person vorzugsweise in der Auswerteeinheit
rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene
Durchsichtigkeitskurve analog einem
Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke
einzusetzen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle auf der
der Sensoreinheit zugewandten Seite der
Fingerauflagefläche angeordnet. Hierbei handelt es
sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß
das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von
der Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des
vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche abstrahlbar ist, das heißt der
vordere Bereich des Fingers der zu identifizierenden
Person wird von seitlich unten angestrahlt.
Des weiteren kann die Lichtquelle zweckmäßigerweise
von der Sensoreinheit seitlich beabstandet angeordnet
sein. Diese bauliche Trennung von Lichtquelle und
Sensoreinheit ist insofern empfehlenswert, als es zur
Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der
Vorrichtung vermieden werden sollte, daß Licht
unmittelbar von der Lichtquelle in die Sensoreinheit
gelangt; vielmehr soll nur Licht in die vorzugsweise
auf Halbleiterbasis, insbesondere auf Siliziumbasis,
operierende Sensoreinheit gelangen, das zuvor im
Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut
wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der
Hautleisten oder Papillarlinien, das heißt
hinsichtlich des Fingerabdrucks trägt.
Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der
vorliegenden Vorrichtung zur Personenidentifikation
ist das Licht von der Lichtquelle auf die von der
Sensoreinheit abgewandte, zum Auflegen des vorderen
Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche seitlich einstrahlbar. Diese
Weiterbildung kommt insbesondere dann in Betracht,
wenn die Lichtquelle in bevorzugter Form seitlich
neben oder bereits knapp auf der von der
Sensoreinheit abgewandten Seite der
Fingerauflagefläche angeordnet ist; auch kann die
Lichtquelle bei dieser Weiterbildung gleichsam
liegend angeordnet sein und das Licht "flach" auf den
vorderen Bereich des Fingers abstrahlen.
Optionalerweise kann die Lichtquelle als
Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die
Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist, so daß
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
infolge des gepulsten, exakt dosierbaren Lichts
beispielsweise durchaus auch batteriebetrieben sein
kann. In jedem Falle ist eine signifikante
Reduzierung des zum Betrieb der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung erforderlichen Stroms
erzielbar, weil das Umgebungslicht Verwendung finden
kann und das zusätzlich benötigte Licht mittels der
dynamischen Lichtregelung exakt dosierbar ist.
Hierbei bewegt sich die Impulsdauer der abgestrahlten
Lichtpulse vorteilhafterweise in der Größenordnung
von nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig
Millisekunden.
In Korrespondenz hierzu kann die Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung mindestens eine
Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle
aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit
zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und
mindestens einem Steuerungselement für die
Sensoreinheit angeordnet ist.
Um der zu identifizierenden Person den jeweiligen
Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mindestens eine
Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der verschiedenen
Betriebszustände der Vorrichtung vorgesehen ist.
Hierbei kann die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise
mindestens eine einfarbige oder verschiedenfarbige
Leuchtanzeige aufweisen, die die verschiedenen
Betriebszustände der Vorrichtung signalisiert
(beispielsweise grünes Licht: "Vorrichtung ist zur
Personenidentifikation bereit" oder auch "Vorrichtung
hat Person ordnungsgemäß identifiziert"; rotes Licht:
"Vorrichtung ist nicht zur Personenidentifikation
bereit" oder auch "Vorrichtung hat Person nicht
ordnungsgemäß identifiziert").
Will man die vorliegende Erfindung in diesem
Zusammenhang in besonders eleganter und/oder
kompakter Weise ausgestalten, so empfiehlt es sich,
die Anzeigeeinrichtung in die Lichtquelle zu
integrieren und/oder die Anzeigeeinrichtung und die
Lichtquelle einheitlich auszubilden.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung ist der Lichtquelle
mindestens ein optisches System nachgeordnet. Ein
derartiges optisches System übt zum einen eine
gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das
optische System wird verhindert, daß die mittels
ihres Fingerabdrucks zu identifizierende Person beim
Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers die
empfindliche und leicht beschädigbare Lichtquelle
berühren kann.
In besonders vorteilhafter Weise ist das optische
System jedoch dafür ausgelegt, das von der
Lichtquelle abgestrahlte Licht auf die von der
Sensoreinheit abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche umzulenken und/oder das von der
Lichtquelle abgestrahlte Licht auf der von der
Sensoreinheit abgewandten Seite der
Fingerauflagefläche gleichmäßig und/oder diffus zu
verteilen.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des
vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch
ein informatives, vom vorderen Bereich des Fingers
stammendes optisches Abbild des Fingerabdrucks
entsteht. Dies ist für ein überzeugendes
Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wesentlich.
In bevorzugter Weise ist das optische System als
mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse, als
mindestens ein Prisma, als mindestens ein
Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement
und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet,
wobei der Einsatz der vorgenannten optischen Elemente
allein oder in Kombination beispielsweise vom zur
Verfügung stehenden Platz oder vom erforderlichen
Ausleuchtungsgrad abhängig ist.
Sowohl zur Erfüllung der vorstehend erläuterten
Schutzfunktion als auch im Hinblick auf die
Lichtverteilung bietet es sich an, für das Material
des optischen Systems Kunststoff zu wählen.
Kunststoff ist ein preiswerter und robuster
Werkstoff, der insbesondere in transparenter
Ausführung überzeugende optische Eigenschaften
aufweist.
Zur Erfüllung der vorstehend erläuterten
Schutzfunktion kann es des weiteren zweckmäßig sein,
wenn zumindest die von der Lichtquelle abgewandte
Seite des optischen Systems mit mindestens einem für
das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material,
insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für
sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet
ist. Hierdurch wird das nicht selten empfindliche
optische System vor Beschädigung, beispielsweise vor
Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen
geschützt, wobei durch die Beschichtung mit
lichtdurchlässigem Material auch die Reinigung des
optischen Systems erleichtert wird.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung
der vorliegenden Vorrichtung ist auf der von der
Sensoreinheit abgewandten, zum Auflegen des vorderen
Bereichs des Fingers vorgesehenen Seite der
Fingerauflägefläche mindestens eine
vorteilhafterweise ergonomisch geformte Fingerführung
vorgesehen ist. Durch eine derartige Fingerführung,
die beispielsweise in Form eines "Fingerschuhs"
ausgebildet sein kann, wird einer Benutzerin oder
einem Benutzer der Vorrichtung, beispielsweise einer
zu identifizierenden Person, die Handhabung der
Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern
auch in praktischer Hinsicht substantiell
erleichtert, da die zu identifizierende Person durch
die Anordnung der Fingerführung instinktiv erfaßt, in
welcher Position und an welcher Stelle der vordere
Bereich des Fingers auf der von der Sensoreinheit
abgewandten Seite der Fingerauflagefläche zum
Erfassen des Fingerabdrucks aufzulegen ist.
Soll die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
in besonders geschickter Weise weitergebildet werden,
so empfiehlt es sich, das optische System als
Fingerführung auszubilden. Auf diese Weise werden die
Vorzüge der Fingerführung, nämlich unter anderem das
Gewährleisten einer optimalen Plazierung des vorderen
Bereichs des Fingers zum Erfassen des Fingerabdrucks,
in zweckmäßiger Weise mit den Vorzügen des optischen
Systems, nämlich unter anderem die Funktion als
Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie das
Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen
Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs
des Fingers, verbunden.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen
Erwähnung, daß durch die dynamische Lichtregelung in
besonders vorteilhafter Weise geschmeidige und
gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten
Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar
sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der
dynamischen Lichtregelung mit der optionalerweise im
optischen System implementierten Fingerführung eine
gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden
Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.
Die im Hinblick auf die Beschichtung des optischen
Systems mit lichtdurchlässigem Material vorstehend
aufgestellten Maßgaben gelten auch für eine
vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei der zumindest die von der
Sensoreinheit abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche mit mindestens einem für das
Licht der Lichtquelle durchlässigen Material,
insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für
sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet
ist. Hierbei kann eine derartige Beschichtung der
Fingerauflagefläche insofern von
erfindungswesentlicher Bedeutung sein, als eine
unbeschädigte, das heißt unter anderem unverkratzte,
und saubere Fingerauflagefläche für eine
ordnungsgemäße Funktion der vorliegenden Vorrichtung
zur Personenidentifikation essentiell ist.
Sowohl im Falle des optischen Systems als auch im
Falle der Fingerauflagefläche handelt es sich bei dem
für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material
gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform um Lack.
In bezug auf die vorliegende Erfindung kann es von
Vorteil sein, wenn die Lichtquelle eine
lichtemittierende Diode (LED) ist, wobei der Vorzug
derartiger lichtemittierender Dioden insbesondere
darin zu sehen ist, daß diese sehr klein sind und
demzufolge auch in Vorrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, in denen
im Zuge der Miniaturisierung wenig Raum zur Verfügung
steht. Als weitere Pluspunkte sind das geringe
Gewicht, die robuste Ausgestaltung, die niedrige
Betriebsspannung und die hohe Lebensdauer der
lichtemittierenden Dioden zu nennen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung strahlt die Lichtquelle
infrarotes Licht ab, wobei das infrarote Licht
beispielsweise eine Wellenlänge von etwa 900
Nanometer aufweisen kann. Die Lichtquelle, die in
einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform auch infrarotes
Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen
abstrahlen kann, sollte zur Vermeidung einer
unverhältnismäßig hohen Aufheizung der Vorrichtung
eine Leistung beispielsweise von etwa 0,1 Milliwatt
bis etwa fünf Watt, im speziellen eine Leistung von
etwa zwei Milliwatt bis etwa 100 Milliwatt,
aufweisen.
Um der vorliegenden Vorrichtung zur
Personenidentifikation eine gewisse Stabilität zu
verleihen, ist die Sensoreinheit in zweckmäßiger
Weise auf mindestens einer Trägereinheit angeordnet.
Diese Trägereinheit wiederum kann auf mindestens
einer Leiterplatteneinheit angeordnet sein.
Um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen
Bereich des Fingers stammenden, das optische Abbild
des Fingerabdrucks tragenden Lichts durch die
Fingerauflagefläche zur Sensoreinheit zu
gewährleisten, sind die Fasern in der
Fingerauflagefläche gemäß einer
erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen
senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder zur
Austrittsfläche der Fingerauflagefläche orientiert.
Zu denselben Zwecken sind die Fasern in der
Fingerauflagefläche gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung im
wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Alternativ hierzu können die Fasern in der
Fingerauflagefläche gemäß einer
erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen
zwei Richtungen aufweisen, die unter einem Winkel
zueinander angeordnet sind. Hierbei ist eine
Ausgestaltungsform bevorzugt, bei der die Fasern in
der Fingerauflagefläche schichtweise angeordnet sind,
wobei die Fasern innerhalb einer Schicht im
wesentlichen parallel zueinander und die Fasern
zueinander benachbarter Schichten unter dem Winkel
zueinander angeordnet sind.
Bei der vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungsform
sind die in der einen Richtung unter dem Winkel zur
anderen Richtung angeordneten Fasern der
Fingerauflagefläche zweckmäßigerweise zum Transport
von Licht auf die von der Sensoreinheit abgewandte
Seite der Fingerauflagefläche vorgesehen, während die
in der anderen Richtung angeordneten Fasern der
Fingerauflagefläche zweckmäßigerweise zum Transport
des optischen Abbilds des Fingerabdrucks zur
Sensoreinheit vorgesehen sind.
Einer besonderen Erwähnung bedarf in diesem
Zusammenhang, daß durch die vorgenannte bevorzugte
Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die
Fasern die Anordnung eines optischen Systems insofern
obsolet sein kann, als eine gleichmäßige Ausleuchtung
des vorderen Bereichs des Fingers durch die in der
einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung
angeordneten Fasern der Fingerauflagefläche
gewährleistet ist.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung
der vorliegenden Vorrichtung zur
Personenidentifikation ist zumindest ein Teil der
Fasern in der Fingerauflagefläche zumindest
abschnittsweise von lichtabsorbierendem Material in
Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle
umgeben. Hierdurch wird etwaig von außen her durch
eine Seitenfläche der Fasern einfallendes Licht
und/oder von einer benachbarten Faser her
einfallendes Licht absorbiert, so daß über jede Faser
nur das an einem bestimmten Bereich in die
Fingerauflägefläche eintretende Licht durch die
Fingerauflagefläche zur Austrittsfläche derselben
weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird eine
Veränderung des an der Eintrittsfläche der
Fingerauflagefläche erhaltenen Lichtmusters in
zuverlässiger Weise vermieden.
Unabhängig von dem Gesichtspunkt des Weglassens des
optischen Systems bietet sich für die
Fingerauflagefläche eine Ausdehnung an, die sich bis
in den Bereich über der Lichtquelle hinein erstreckt,
so daß letztere abgedeckt und vor manuellen
Eingriffen geschützt ist.
Da die Sensoreinheit naturgemäß nur von Licht
erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich
des optischen Abbilds des Fingerabdrucks trägt, das
heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut
ist, ist es empfehlenswert, innerhalb der
Fingerauflagefläche mindestens eine
lichtundurchlässige Sperrschicht vorzusehen, da
mittels dieser lichtundurchlässigen Sperrschicht
verhindert wird, daß von der Lichtquelle emittiertes
Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im
vorderen Bereich des Fingers zur Sensoreinheit
gelangt. Die Sperrschicht kann hierbei beispielsweise
in Form verschlossener Fasern realisiert sein.
Denselben Zwecken wie die Sperrschicht innerhalb der
Fingerauflagefläche dient mindestens eine
lichtundurchlässige Sperrschicht, die zwischen der
Lichtquelle und der Sensoreinheit vorgesehen sein
kann. In diesem Zusammenhang kann das Material der
für das Licht der Lichtquelle undurchlässigen
Sperrschicht beispielsweise Lack sein.
Soll die vorliegende Vorrichtung zur
Personenidentifikation in erfindungswesentlicher
Weise weitergebildet werden, so ist mindestens ein
vorzugsweise als Linearfilter ausgebildetes Filter
vorgesehen, um störendes und überschüssiges
Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine
Übersättigung der Sensoreinheit mit Sicherheit
auszuschließen.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die dynamische
Lichtregelung ihre optimale Wirkung entfaltet, wenn
die Sensoreinheit nicht beispielsweise durch das
normale Tageslicht gewissermaßen "von selbst" in
einen Übersättigungszustand geht, wobei ein
derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch
die Anordnung des Filters in zweckmäßiger Weise
verhindert werden kann, denn durch dieses Filter kann
die vorliegende Vorrichtung zur
Personenidentifikation auch bei einer
Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als
etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische
obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des
Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte.
Hierzu weist das Filter in zweckmäßiger Weise einen
Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt
das lichtabsorbierende Filter wirkt im Ergebnis wie
eine "Dunkelkammer" (im Gegensatz etwa zum in der
deutschen Offenlegungsschrift DE 44 04 918 A1
offenbarten Filter mit "Fenster", das keinen
wirksamen Schutz gegen Übersättigung bieten und auch
nicht die Funktion einer "Dunkelkammer" übernehmen
kann).
Die Anordnung des Filters innerhalb der vorliegenden
Vorrichtung zur Personenidentifikation ist bestimmt
durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der
Vorrichtung. Jedoch erscheint es zweckmäßig,
- - das Filter zwischen der Fingerauflagefläche und der Sensoreinheit anzuordnen; und/oder
- - das Filter auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Fingerauflagefläche anzuordnen; und/oder
- - das Filter auf der der Sensoreinheit zugewandten Seite der Fingerauflagefläche anzuordnen; und/oder
- - das Filter innerhalb der Fingerauflagefläche vorzusehen.
Um ein unmittelbares, nicht durch Störeinflüsse
verfälschtes Erfassen der Lichtsignale durch die
Sensoreinheit zu ermöglichen, ist eine
Ausführungsform bevorzugt, bei der die Sensoreinheit
unmittelbar an die Fingerauflagefläche angrenzt
und/oder bei der die Sensoreinheit an der
Austrittsfläche der Fingerauflagefläche angebracht
ist.
Die Sensoreinheit kann in zweckmäßiger Weise
mindestens ein auf CMOS-Technik basierendes
Bauelement oder mindestens eine auf CMOS-Technik
basierende Schaltung aufweisen (CMOS = complementary
MOS).
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann mindestens,
ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder mindestens
eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD = charge
coupled device) vorgesehen sein. Hierbei kann es sich
insbesondere um mindestens eine Einbereich-CCD
handeln, die als lichtsensitive Einheit fungiert und
die keinen gesonderten lichtgeschützten Bereich
aufweist.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als
vorteilhaft zu schätzen wissen, daß bei
CCD-Sensoreinheiten eine Halbleiterfläche benötigt
wird, die lediglich der Hälfte der
konventionellerweise benötigten Fläche entspricht,
denn bei CCD-Sensoreinheiten kann das erhaltene Bild
unmittelbar in der Dunkelphase ausgelesen werden und
muß nicht, wie bei konventionellen Sensoreinheiten,
in einen lichtunempfindlichen Bereich transportiert
werden, der zumeist fünfzig Prozent der Sensorfläche
einnimmt und aus dem schließlich ausgelesen wird.
Der Bildaufbau und das Auslesen der Ladungen erfolgen
hierbei in der lichtsensitiven Einheit in
integrierter Form, wobei der Vorgang des Bildaufbaus
und der Vorgang des Auslesens der Ladungen zwar
zeitlich, im Unterschied zu Zweibereich-CCDs nicht
jedoch räumlich voneinander getrennt sind. Hierbei
zeichnen sich Einbereich-CCDs unter anderem dadurch
aus, daß sie im Vergleich zu Zweibereich-CCDs
bedeutend einfacher und kostengünstiger herstellbar
sind, weil bei Einbereich-CCDs die Anzahl an
Bauteilen bei im wesentlichen gleichen Abmessungen
der lichtsensitiven Einheit lediglich halb so groß
wie bei Zweibereich-CCDs ist.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang
allerdings, daß Einbereich-CCDs bei kontinuierlicher
bzw. stetiger Beleuchtung des zu beleuchtenden
Objekts nicht einsetzbar sind, da bei simultanem
Ablauf des Bildaufbauvorgangs und des Auslesevorgangs
eine unerwünschte Vermischung der entstehenden Bilder
erfolgen würde.
Aus diesem Grunde kann, wie vorstehend bereits
ausgeführt, die Lichtquelle als Pulslichtquelle
ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von
gepulstem Licht ausgelegt ist. In Korrespondenz
hierzu kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum
Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die
Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der
Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement
für die Sensoreinheit angeordnet ist.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als
besonders vorteilhaft zu schätzen wissen, daß die
Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers mit
Lichtpulsen eine signifikante Reduzierung der
Instabilitäten und Ungleichmäßigkeiten im erhaltenen
optischen Abbild des Fingerabdrucks und daraus
resultierend auch in den erzeugten elektrischen
Signalen nach sich zieht.
Diese Effekte sind eine unmittelbare Folge der
zeitlich kurzen Lichtpulse von vorzugsweise etwa
einer Millisekunde Dauer, wobei der Einfluß des
Blutflusses im zu durchleuchtenden vorderen Bereich
des Fingers auf die Qualität des erhaltenen optischen
Abbilds des Fingerabdrucks zu einer
vernachlässigbaren Größe wird.
Des weiteren wird durch die Reduzierung der
Bildaufbauzeit auch der Einfluß der
Umgebungslichtverhältnisse auf die optische Abbildung
des Hautreliefs in entscheidender Weise verringert.
Demzufolge ist durch den Einsatz der Vorrichtung zur
Personenidentifikation gemäß der vorliegenden
Erfindung die Möglichkeit geschaffen, anstelle
verschwommener optischer Abbilder, die bei Verwendung
einer stetigen Beleuchtung und einer mit der
Bildvorlaufzeit korrespondierenden Belichtungszeit
entstehen, klare und scharfe optische Abbilder des
Fingerabdrucks zu erhalten, in denen sämtliche
Informationen über das Innere und/oder über die
Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers zu einem
bestimmten Zeitpunkt enthalten sind.
Diese Qualitätsverbesserung der erhaltenen Abbilder
erlaubt es, die Fehlerhäufigkeit und
-wahrscheinlichkeit bei der Personenidentifizierung
in signifikanter Weise zu reduzieren. Auch ist es
nunmehr möglich, durch Bildfolgenbearbeitung den
Informationsgehalt der daktyloskopischen Abbilder
infolge Gewinnung zusätzlicher biometrischer Daten,
beispielsweise der Besonderheiten des Pulses, der zu
identifizierenden Person zu erhöhen und somit die
Sicherheit der Personenidentifikation weiter zu
verbessern.
Der Einsatz von Pulslichtquellen führt nicht nur zur
vorstehend beschriebenen wesentlichen Verbesserung
der Bildqualität, sondern erlaubt es auch, mindestens
eine Kamera mit Einbereich-CCDs als lichtsensitiven
Einheiten einzusetzen. Der Einsatz von
Einbereich-CCDs ermöglicht es, qualitativ hochwertige
Abbildungen größerer Flächen zu erhalten. Diese
Vergrößerung der Flächen führt zusammen mit der
Verbesserung der Stabilität der optischen Abbilder zu
einer weiteren Verringerung der
Fehlerwahrscheinlichkeit bei der
Personenidentifizierung.
Hierbei ist die Herstellung von Einbereich-CCDs mit
einer Diagonale des lichtsensitiven Bereichs von
beispielsweise etwa 16 Millimeter bis beispielsweise
etwa 24 Millimeter und mit einem faseroptischen
Eingang eine technisch eher unkomplizierte Aufgabe,
wodurch es möglich ist, relativ einfache und
preiswerte Vorrichtungen zur Personenidentifizierung
herzustellen. Des weiteren entstehen in Vorrichtungen
gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einbereich-CCDs
geringere Informationsverzerrungen als in
Vorrichtungen mit anderen Arten der
Ladungsverschiebung.
Der Einsatz von Einbereich-CCDs in mit
kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung
arbeitenden Geräten ist nicht möglich, weil das
kontinuierliche bzw. stetige Licht nicht nur während
der Bildaufbauphase, sondern auch während der
Auslesephase auf die CCDs fällt und mithin eine
Vermischung der Ladungen eintreten würde, was die
Gewinnung klarer optischer Abbilder des Hautreliefs
des vorderen Bereichs des Fingers unmöglich machen
würde.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden nachstehend in der
Zeichnung anhand der Fig. 1 bis 3C beschrieben,
durch die in exemplarischer Form drei
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur
Personenidentifikation gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht sind.
Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Personenidentifikation
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Personenidentifikation
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Personenidentifikation
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3B einen Ausschnitt aus der
Fingerauflagefläche der Vorrichtung zur
Personenidentifikation aus Fig. 3A; und
Fig. 3C den Ausschnitt aus der Fingerauflagefläche
aus Fig. 3B im teilweisen Aufriß.
Gleiche oder ähnliche Bestandteile oder Merkmale der
Erfindung sind in den Fig. 1 bis 3C mit
identischen Bezugszeichen versehen.
Die in den Fig. 1 bis 3A gezeigten drei
Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur
Personenidentifikation mittels eines Fingerabdrucks
dienen der Aufnahme und Verarbeitung von
Fingerabdrücken und können in beliebigen Bereichen
zum Einsatz gebracht werden, in denen eine
Personenidentifikation notwendig ist. Beispielhaft
können in diesem Zusammenhang das Gebiet der
Computertechnik, der Einlaßsysteme, der
Kriminalistik, der Medizin, der Schutzsysteme im
allgemeinen sowie der Banken- und Finanzbereich
genannt werden.
Hierbei zeichnen sich die in den Fig. 1 bis 3A
dargestellten drei Ausführungsbeispiele einer
Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels eines
Fingerabdrucks dadurch aus, daß einerseits eine
ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende
Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers möglich
ist, andererseits jedoch sowohl die Vorrichtung zur
Personenidentifikation selbst vollständig einsehbar
ist als auch der Vorgang der Personenidentifikation
für die zu identifizierende Person nachvollziehbar
und transparent ist.
Dies ist realisiert, indem die in den Fig. 1 bis
3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele einer
Vorrichtung zur Personenidentifikation mittels eines
Fingerabdrucks jeweils vier symmetrisch zur
Sensoreinheit 40 angeordnete Lichtquellen 10 zum
Beleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers (von
diesen jeweils vier Lichtquellen 10 sind in den
Fig. 1 bis 3A aus Gründen der übersichtlichen
Darstellung jeweils nur zwei gezeigt) und eine
faseroptische Fingerauflagefläche 30 zum Abnehmen
eines optischen Abbilds des Fingerabdrucks aufweisen.
Durch die Fingerauflagefläche 30 wird das optische
Abbild des Fingerabdrucks zu einer Sensoreinheit 40
transportiert, in der das optische Abbild des
Fingerabdrucks in elektrische Signale umgewandelt
wird. Die Sensoreinheit 40 ist auf einer
Trägereinheit 50 angeordnet, die wiederum auf einer
Leiterplatteneinheit 60 angeordnet ist.
Entscheidend ist nun, daß die Lichtquellen 10
seitlich neben der Fingerauflagefläche 30 angeordnet
sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in
Richtung auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte,
zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers
vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche 30
abstrahlbar ist.
Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen
Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite,
wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des
vorderen Bereichs des Fingers eindringt und dort
gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in
alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung
der faseroptischen Fingerauflagefläche 30 erfolgt;
mithin basiert die anhand der Fig. 1 bis 3C
veranschaulichte Erfindung gewissermaßen auf der
Durchlichttechnik, das heißt das optische Abbild des
Fingerabdrucks wird als Durchlichtbild verarbeitet.
Indem nun beim Vorgang der Personenidentifikation die
die Hautleisten oder Papillarlinien tragende
Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf der
Fingerauflagefläche 30 aufliegt, "verschließen" die
Hautleisten oder Papillarlinien bereichsweise die
Eingänge der Fasern 310 (vgl. die Fig. 3B und 3C)
der Fingerauflagefläche 30, so daß in diesen durch
die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen
Bereichen der faseroptischen Fingerauflagefläche 30
kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen
Bereichs des Fingers gestreutes, sogenanntes
Durchgangslicht in die Fingerauflagefläche 30
gelangt.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den
Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr
gestreutes Licht in die Fasern 310 der
Fingerauflagefläche 30 und demzufolge durch die
Fingerauflagefläche 30 zur Sensoreinheit 40, so daß
ein äußerst sensibles Instrument zur Identifizierung
von Personen anhand des Fingerabdrucks, insbesondere
anhand der Bereiche der Hautleisten oder
Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den
Hautleisten oder Papillarlinien bereitgestellt ist.
Das derart aufgenommene optische Abbild des
Fingerabdrucks gelangt mithin durch die Fasern 310
der Fingerauflagefläche 30 in die der
Fingerauflagefläche 30 nachgeordnete Sensoreinheit 40
und wird dann mittels der der Sensoreinheit 40
nachgeordneten Auswerteeinheit analysiert und
verarbeitet.
Hierbei ist aufgrund der Helligkeitsunterschiede
zwischen den Bereichen der Hautleisten oder
Papillarlinien und den Bereichen zwischen den
Hautleisten oder Papillarlinien mit der in den
Fig. 1 bis 3C gezeigten Erfindung auch eine
Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob
das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des
Fingers, lebt, das heißt beispielsweise von Blut
durchflossen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist
(sogenannter "life support").
So kann mit der in den Fig. 1 bis 3C
veranschaulichten Erfindung eine Person nur dann als
authentifiziert oder authorisiert identifiziert
werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr
als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz
nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die
Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die
Personenidentifikation.
Diese zusätzlichen, den Pulsschlag betreffenden
biometrischen Daten senken die
Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs,
weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der zu
identifizierenden Person von einem früher erhaltenen
Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die
existierenden Daten über die Veränderungen der
Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers
erlauben es, den Pulsschlag der zu identifizierenden
Person rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene
Durchsichtigkeitskurve analog einem
Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke
einzusetzen.
Die in den Fig. 1 bis 3A exemplarisch dargestellte
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
hierbei vollständig einsehbar, und der Vorgang der
Personenidentifikation ist für die zu
identifizierende Person nachvollziehbar und
transparent, da diese Person den vorderen Bereich
ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise
lediglich auf die Fingerauflagefläche 30 legen muß,
nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in
eine Öffnung stecken muß.
Die anhand der in den Fig. 1 bis 3A dargestellten
drei Ausführungsbeispiele veranschaulichte Erfindung
zeichnet sich nun dadurch aus, daß die Dauer und die
Intensität der von den Lichtquellen 10 abgestrahlten
Lichtpulse in Abhängigkeit von den
Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist, das heißt
es wird eine dynamische Lichtregelung (= DLR oder
auch DLC = "dynamic light control"), mithin eine Art
"intelligente Lichtsteuerung" bereitgestellt, durch
die die Defizite sich ändernder
Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder
Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung,
ausgleichbar sind.
Hierzu ist bei den drei in den Fig. 1 bis 3A
veranschaulichten exemplarischen Vorrichtungen zur
Personenidentifikation jeweils ein Steuerungsmittel
40, 70 zum Regeln der Dauer und der Intensität der
Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel
40, 70, das als digitale Signalverarbeitungseinheit
(DSP = digital signal processor) mit Mikrocontroller
ausgebildet ist, ist ein kontinuierliches oder
temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine
permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit
dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und
Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels
kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die
kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und in ihrer
Intensität exakt auf tatsächlich benötigte Lichtmenge
dosiert sind.
Das Steuerungsmittel 40, 70 weist ein Erfassungsmodul
40 zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse auf,
wobei das Erfassungsmodul 40 bei den drei
Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 bis 3A
einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet ist.
Dem Erfassungsmodul 40 ist jeweils ein Auswertemodul
70a zum Bestimmen der Dauer und der Intensität der
Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul 40
erfaßten Umgebungslichtverhältnisse nachgeschaltet,
wobei das Auswertemodul 70a einheitlich mit einer
Auswerteeinheit 70a ausgebildet ist, die der
Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die
nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.
Dem Erfassungsmodul 40 ist ebenfalls jeweils ein
Speichermodul 70b zum Abspeichern von für das Regeln
der Dauer und der Intensität der Lichtpulse
bestimmten Schwellwerten nachgeschaltet, wobei das
Speichermodul 70b einheitlich mit mindestens einer
Speichereinheit 70b ausgebildet ist, die der
Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die
nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.
Hat nun das Erfassungsmodul 40 die jeweiligen
Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, so werden diese im
Auswertemodul 70a ausgewertet und analysiert, wobei
im Auswertemodul 70a ein Vergleich mit im
Speichermodul 70b gespeicherten vorgegebenen
Schwellwerten erfolgt.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs werden
die Lichtquellen 10, die mit dem Steuerungsmittel 40,
70 und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul 70a
in Verbindung stehen, vom Steuerungsmittel 40, 70
angesprochen, wobei die Dauer und die Intensität der
von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtpulse an die
ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer
als auch in ihrer Intensität dynamisch gestaltet
werden, um für jede Art von Umgebungslicht
(beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache
Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht,
Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, . . .)
die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu
stellen und mithin ein kontrastreiches und
tiefenscharfes Abbild des Fingerabdrucks zu erhalten.
Insbesondere sind mit der dynamischen Lichtregelung
Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux
realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert
in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht.
Die mit dieser dynamischen Lichtregelung erzielbaren
Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen
Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrast-
und Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig
Prozent auf, wobei die anhand der Fig. 1 bis 3A
exemplarisch veranschaulichte Art der Lichtsteuerung
den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden
Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in
einem zeitlichen Bereich von weniger als einhundert
Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt,
so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine
nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.
Mithin ist der entscheidende Vorteil der anhand der
drei Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 3A
exemplarisch gezeigten Vorrichtung in der
"intelligenten Ansteuerung" zu sehen, die sich die
eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen
selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende
Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich eines
Fingers, für jeden Bereich separat errechnet und zur
Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw.
eine Unterbelichtung bei der Vorrichtung zur
Personenidentifikation gemäß den Fig. 1 bis 3A mit
an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit
ausgeschlossen ist.
Auch ermöglicht die in den Fig. 1 bis 3C
dargestellte Erfindung die gleichmäßige Beleuchtung
eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines
Fingers, und zwar unabhängig von der Stärke des
Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder
weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder
weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann,
sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal,
lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet
wird.
Demzufolge spielt es auch keine Rolle, unter welchem
Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu
beleuchtende Objekt eingestrahlt wird; lediglich die
Dauer und die Intensität des zusätzlich benötigten
Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln.
Die Vorzüge der vorliegenden dynamischen
Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein
Fingerbild ohne wesentliche Änderung der
Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung
des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.
Wie bereits vorstehend angedeutet, weist das zur
Bewerkstelligung der dynamischen Lichtregelung in den
Fig. 1 bis 3A vorgesehene Steuerungsmittel 40, 70
ein Erfassungsmodul 40, ein Auswertemodul 70a und ein
Speichermodul 70b auf. Ist nun das Erfassungsmodul 40
einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet
(vgl. die Fig. 1 bis 3A), so kann sich die
photoempfindliche Fläche der Sensoreinheit 40 mittels
der dynamischen Lichtregelung gewissermaßen selbst -
und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche
Lichtmenge anfordern, was in vorzüglicher Weise
funktioniert, denn das Auswertemodul 70a der
Steuerungsmittel 40, 70 ist einheitlich mit der
Auswerteeinheit 70a ausgebildet.
Mithin ist die dynamische Lichtregelung in der Lage,
für jeden Bereich der Fläche der Sensoreinheit 40 die
angesichts der Umgebungslichtverhältnisse
erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und
hinsichtlich Intensität im Auswertemodul 70a in bezug
auf eine optimale Sättigung zu berechnen und
unverzüglich zu liefern.
In bezug auf die Wirkungen der dynamischen
Lichtregelung ist bei den in den Fig. 1 bis 3A
dargestellten drei Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung von substantieller Bedeutung,
daß jeweils ein als Linearfilter ausgebildetes Filter
90 vorgesehen ist, um störendes und überschüssiges
Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine
Übersättigung der Sensoreinheit 40 mit Sicherheit
auszuschließen.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die dynamische
Lichtregelung ihre optimale Wirkung in den Fig. 1
bis 3A dann entfaltet, wenn die Sensoreinheit 40
nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht
gewissermaßen "von selbst" in einen
Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger
Übersättigungszustand eben gerade durch die Anordnung
des Filters 90 verhindert wird, denn durch dieses
Filter 90 kann die anhand der Fig. 1 bis 3A
exemplifizierte Vorrichtung zur
Personenidentifikation auch bei einer
Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als
etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische
obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des
Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte.
Hierzu weist das Filter 90 einen Absorptionsgrad von
etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende
Filter 90 wirkt im Ergebnis wie eine "Dunkelkammer".
Die Anordnung des Filters 90 innerhalb der jeweiligen
Vorrichtung zur Personenidentifikation ist bestimmt
durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der
Vorrichtung. So ist
- - beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 1) das Filter 90 zwischen der Fingerauflagefläche 30 und der Sensoreinheit 40 angeordnet;
- - beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 2) das Filter 90 auf der der Sensoreinheit 40 zugewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 und hierbei innerhalb der Fingerauflagefläche 30 angeordnet; und
- - beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 3) das Filter 90 auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der Fingerauflagefläche 30 angeordnet.
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllen die
Lichtquellen 10 (vgl. die Fig. 1 bis 3A) bei der
dynamischen Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden
Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu
berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen
Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers bei den
anhand der Fig. 1 bis 3A veranschaulichten drei
Ausführungsbeispielen mehr als eine Lichtquelle
vorgesehen ist (in den drei Ausführungsbeispielen der
Fig. 1 bis 3A jeweils vier Lichtquellen), die
symmetrisch zueinander angeordnet sind und die
ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen
gleichmäßig verteilt, um die Fingerauflagefläche 30
herum angeordnet sind.
Die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der
von der jeweiligen Lichtquelle 10 abgestrahlten
Lichtpulse ist bei den drei Ausführungsbeispielen der
Fig. 1 bis 3A in Anpassung an die
Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar; dies
bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer
und die jeweilige Intensität der von den einzelnen
Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse unabhängig
voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von
vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin
können alle Lichtquellen 10 unabhängig voneinander
angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und die
jeweilige Intensität im Auswertemodul 70a für jede
Lichtquelle 10 einzeln berechnet wird.
Vorstehend sind bereits die Auswerteeinheit 70a und
die Speichereinheit 70b erwähnt. Diese sind
- - beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 1) in baulicher Einheit als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und - über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht;
- - beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 2) in baulicher Trennung als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das über die Leiterplatteneinheit 60 mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht; und
- - beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 3) in die Leiterplatteneinheit 60 baulich und funktionell integriert.
Wie demzufolge aus den Fig. 1 bis 3A hervorgeht,
ist die Auswerteeinheit 70a der Sensoreinheit 40
nachgeordnet und hat die Funktion, das aufgenommene
optische Abbild des Fingerabdrucks, das durch die
Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30 in die der
Fingerauflagefläche 30 nachgeordnete Sensoreinheit 40
gelangt ist, zu analysieren und zu verarbeiten.
Hierbei können die bei der Analyse und bei der
Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen in
einer der Sensoreinheit 40 ebenfalls nachgeordneten
Speichereinheit 70b gesammelt und gespeichert werden.
In der Speichereinheit 70b sind des weiteren die
Daten und Informationen, insbesondere die
Fingerabdruckdaten und Fingerabdruckinformationen,
von zu identifizierenden Personen gespeichert, wobei
die bei einem Identifizierungsvorgang aus dem
aktuellen optischen Abbild des Fingerabdrucks in der
Auswerteeinheit 70a errechneten Daten und
Informationen zu den in der Speichereinheit 70b
aufbewahrten Daten und Informationen in Beziehung
gesetzt und mit diesen abgeglichen werden können.
Ergibt sich bei diesem Vergleichen eine
Übereinstimmung, so gilt die die Vorrichtung
benutzende Person als identifiziert, authentifiziert
oder auch authorisiert, so daß beispielsweise der
Zutritt gestattet wird; bei fehlender Übereinstimmung
hingegen gilt die die Vorrichtung benutzende Person
als nicht identifiziert, nicht authentifiziert oder
auch nicht authorisiert, so daß beispielsweise der
Zutritt verweigert wird.
Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten beiden
ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung ist den Lichtquellen 10 jeweils ein als
Linse ausgebildetes optisches System 20 aus
Kunststoff nachgeordnet. Dieses optische System 20
übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das
heißt durch das optische System 20 wird verhindert,
daß die mittels ihres Fingerabdrucks zu
identifizierende Person beim Auflegen des vorderen
Bereichs des Fingers die empfindlichen und leicht
beschädigbaren Lichtquellen 10 berühren kann.
Insbesondere ist das optische System 20 jedoch dafür
ausgelegt, das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte
Licht auf die von der Sensoreinheit 40 abgewandte
Seite der Fingerauflagefläche 30 umzulenken und das
von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf der
von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite der
Fingerauflagefläche 30 diffus zu verteilen.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des
vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch
ein informatives, vom vorderen Bereich des Fingers
stammendes optisches Abbild des Fingerabdrucks
entsteht. Dies ist für ein überzeugendes
Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wesentlich.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten beiden ersten
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
zeichnen sich in diesem Zusammenhang insbesondere
dadurch aus, daß das optische System 20 als
ergonomisch geformte Fingerführung ausgebildet ist.
Mithin ist auf der von der Sensoreinheit 40
abgewandten, zum Auflegen des vorderen Bereichs des
Fingers vorgesehenen Seite der Fingerauflagefläche 30
eine Fingerführung vorgesehen, die in Form einer
Fingeraufnahme ausgebildet ist und durch die einer
Benutzerin oder einem Benutzer der Vorrichtung,
beispielsweise einer zu identifizierenden Person, die
Handhabung der Vorrichtung nicht nur in
psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht
substantiell erleichtert wird, da die zu
identifizierende Person durch die Anordnung der
Fingerführung instinktiv erfaßt, in welcher Position
und an welcher Stelle der vordere Bereich des Fingers
auf der von der Sensoreinheit 40 abgewandten Seite
der Fingerauflagefläche 30 zum Erfassen des
Fingerabdrucks aufzulegen ist (vgl. die Fig. 1 und
2).
Auf diese Weise werden bei den in den Fig. 1 und 2
gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung die Vorzüge der Fingerführung,
nämlich unter anderem das Gewährleisten einer
optimalen Plazierung des vorderen Bereichs des
Fingers zum Erfassen des Fingerabdrucks, mit den
Vorzügen des optischen Systems 20, nämlich unter
anderem die Funktion als Umlenkungskomponente für das
erzeugte Licht sowie das Gewährleisten eines sauberen
gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden
vorderen Bereichs des Fingers, verbunden.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen
Erwähnung, daß durch die dynamische Lichtregelung
geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die
verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren
Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das
Zusammenwirken der dynamischen Lichtregelung mit der
im optischen System 20 implementierten Fingerführung
(vgl. die Fig. 1 und 2) eine gleichmäßige
Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei
größtmöglichem Kontrast garantiert.
Beim in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des
optischen Systems 20 mit einem für das Licht der
Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt
mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80
beschichtet. Hierdurch wird das nicht selten
empfindliche optische System 20 vor Beschädigung,
beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen,
und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die
Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch
die Reinigung des optischen Systems 20 erleichtert
wird.
In gleicher Weise ist beim in Fig. 1 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
die von der Sensoreinheit 40 abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche 30 mit dem für das Licht der
Lichtquellen 10 durchlässigen Material, das heißt mit
für infrarotes Licht durchlässigem Material 10
beschichtet. Hierbei kann eine derartige Beschichtung
der Fingerauflagefläche 30 insofern von wesentlicher
Bedeutung sein, als eine unbeschädigte, das heißt
unter anderem unverkratzte, und saubere
Fingerauflagefläche 30 für eine ordnungsgemäße
Funktion der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur
Personenidentifikation essentiell ist.
Sowohl im Falle des optischen Systems 20 als auch im
Falle der Fingerauflagefläche 30 handelt es sich bei
dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen
Material 80 um Lack.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Fig. 1
dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nicht nur
dadurch, daß weder auf dem optischen System 20 noch
auf der Fingerauflagefläche 30 ein für das Licht der
Lichtquellen 10 durchlässiges Material aufgebracht
ist, sondern vor allem dadurch, daß die Lichtquellen
10 auf der der Sensoreinheit 40 zugewandten Seite der
Fingerauflagefläche 30 angeordnet sind, das heißt
sich in Fig. 2 unterhalb der Fingerauflagefläche 30
befinden.
Hierbei handelt es sich um eine hinreichende
Voraussetzung dafür, daß das Licht von den
Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der
Sensoreinheit 40 abgewandte, zum Auflegen des
vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche 30 abgestrahlt wird, das heißt
der vordere Bereich des Fingers der zu
identifizierenden Person wird von seitlich unten
angestrahlt.
Des weiteren sind die Lichtquellen 10 in den in den
Fig. 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung von der Sensoreinheit 40
seitlich beabstandet angeordnet. Diese bauliche
Trennung von Lichtquellen 10 und Sensoreinheit 40 ist
insofern von Vorteil, als es zur Erzielung eines
ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung zu vermeiden
ist, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle 10 in
die Sensoreinheit 40 gelangt; vielmehr soll nur Licht
in die Sensoreinheit 40 gelangen, das zuvor im
Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut
wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der
Hautleisten oder Papillarlinien, das heißt
hinsichtlich des Fingerabdrucks trägt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten
beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von
dem in Fig. 3 dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die
Fasern 310 in der Fingerauflagefläche 30 im
wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um einen
ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich
des Fingers stammenden, das optische Abbild des
Fingerabdrucks tragenden Lichts durch die
Fingerauflagefläche 30 zur Sensoreinheit 40 zu
gewährleisten.
Alternativ hierzu weisen die Fasern 310, 320 in der
Fingerauflagefläche 30 des dritten
Ausführungsbeispiels (vgl. die Fig. 3A, 3B und 3C)
im wesentlichen zwei Richtungen auf, die unter einem
Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet sind.
Hierbei sind die Fasern 310, 320 in der
Fingerauflagefläche 30 schichtweise angeordnet, das
heißt die Fasern 310, 320 innerhalb einer Schicht
sind im wesentlichen parallel zueinander und die
Fasern 310, 320 zueinander benachbarter Schichten
sind unter dem Winkel von etwa 45 Grad zueinander
angeordnet.
Hierbei sind beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl.
die Fig. 3A, 3B und 3C) die in der einen Richtung
unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen
Richtung angeordneten Fasern 320 der
Fingerauflagefläche 30 zum Transport des Lichts der
Lichtquelle 10 auf die von der Sensoreinheit 40
abgewandte Seite der Fingerauflagefläche 30
vorgesehen, während die in der anderen Richtung
angeordneten Fasern 310 der Fingerauflagefläche 30
zum Transport des optischen Abbilds des
Fingerabdrucks zur Sensoreinheit 40 vorgesehen sind.
Einer besonderen Erwähnung bedarf es in diesem
Zusammenhang, daß durch die in den Fig. 3A, 3B und
3C veranschaulichte Ausgestaltungsform mit zwei
Vorzugsrichtungen für die Fasern 310, 320 die
Anordnung eines optischen Systems 20 gemäß den
Fig. 1 und 2 insofern obsolet sein kann, als eine
gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des
Fingers durch die in der einen Richtung unter dem
Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung
angeordneten Fasern 320 der Fingerauflagefläche 30
gewährleistet ist.
Unabhängig von dem Gesichtspunkt des Weglassens des
optischen Systems 20 bietet sich hierbei für die
Fingerauflagefläche 30 eine Ausdehnung an, die sich
bis in den Bereich über der Lichtquelle 10 hinein
erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor
manuellen Eingriffen geschützt ist (vgl. die Fig.
2 und 3).
Da die Sensoreinheit 40 naturgemäß nur von Licht
erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich
des optischen Abbilds des Fingerabdrucks trägt, das
heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut
ist, sind beim in Fig. 2 dargestellten zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
innerhalb der Fingerauflagefläche 30 zwei
Sperrschichten 130 vorgesehen, die für das Licht der
Lichtquellen 10 undurchlässig sind. Mittels dieser
Sperrschichten 130 wird verhindert, daß von den
Lichtquellen 10 emittiertes Licht unmittelbar, das
heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Fingers
zur Sensoreinheit 40 gelangt.
Denselben Zwecken wie die Sperrschichten 130
innerhalb der Fingerauflagefläche 30 (vgl. Fig. 2)
dienen zwei Sperrschichten 140, die bei den in den
Fig. 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung jeweils zwischen der
Lichtquelle 10 und der Sensoreinheit 40 vorgesehen
sind und die ebenfalls für das Licht der Lichtquellen
10 undurchlässig sind.
Schließlich sollte nicht unerwähnt bleiben, daß auch
beim in Fig. 3A dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
(vergleichbar dem in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) die
von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche 30 mit einem für das Licht der
Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt
mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80,
etwa mit handelsüblichem Klarlack, beschichtet.
Hierdurch wird die nicht selten empfindliche
Fingerauflagefläche 30 vor Beschädigung,
beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen,
und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die
Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch
die Reinigung der Fingerauflagefläche 30 erleichtert
wird.
Claims (72)
1. Vorrichtung zur Personenidentifikation
mittels mindestens eines Fingerabdrucks
- - mit mindestens einer Lichtquelle (10) zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers mittels Lichtpulsen und
- - mit mindestens einer faseroptischen
Fingerauflagefläche (30) zum Abnehmen eines optischen
Abbilds des Fingerabdrucks, durch welche
Fingerauflagefläche (30) das optische Abbild zu
mindestens einer Sensoreinheit (40) transportierbar
ist, in der das optische Abbild in elektrische
Signale umwandelbar ist,
wobei die mindestens eine Lichtquelle (10) seitlich neben der Fingerauflagefläche (30) angeordnet ist und wobei das Licht von der Lichtquelle (10) in Richtung auf die von der Sensoreinheit (40) abgewandte, zum Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der Fingerauflagefläche (30) abstrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer und/oder die Intensität der von der mindestens einen Lichtquelle (10) abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (40) mindestens
eine Auswerteeinheit (70a) nachgeordnet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (40)
mindestens eine Speichereinheit (70b) nachgeordnet
ist.
4. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Steuerungsmittel (40, 70) zum Regeln
der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse
vorgesehen ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (40, 70)
- - mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse;
- - mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßten Umgebungslichtverhältnisse; und
- - mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten aufweist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erfassungsmodul einheitlich
mit der Sensoreinheit (40) und/oder als Teil der
Sensoreinheit (40) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und gemäß
Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Auswertemodul einheitlich mit der Auswerteeinheit
(70a) und/oder als Teil der Auswerteeinheit (70a)
ausgebildet ist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 und gemäß
mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Speichermodul einheitlich mit
der Speichereinheit (70b) und/oder als Teil der
Speichereinheit (70b) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerungsmittel (40, 70) als mindestens ein
Logikbauteil und/oder als mindestens eine
Logikschaltung ausgebildet ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß als Steuerungsmittel (40, 70)
mindestens ein Standardlogikbauteil oder eine
programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate
array) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerungsmittel (40, 70) als mindestens eine
digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital
signal processor) und/oder als mindestens ein
Mikrocontroller ausgebildet ist.
12. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehr
als eine Lichtquelle (10) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß vier Lichtquellen (10) vorgesehen
sind.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (10)
symmetrisch zueinander angeordnet sind.
15. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquellen (10) seitlich oder ringförmig um die
Fingerauflagefläche (30) herum angeordnet sind.
16. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquellen (10) gleichmäßig verteilt um die
Fingerauflagefläche (30) herum angeordnet sind.
17. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der
von der jeweiligen Lichtquelle (10) abgestrahlten
Lichtpulse in Anpassung an die
Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar ist.
18. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der
von den einzelnen Lichtquellen (10) abgestrahlten
Lichtpulse unabhängig voneinander steuerbar ist.
19. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der
von den einzelnen Lichtquellen (10) abgestrahlten
Lichtpulse in Abhängigkeit von vorgegebenen
Schwellwerten steuerbar ist.
20. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) auf der der Sensoreinheit (40)
zugewandten Seite der Fingerauflagefläche (30)
angeordnet ist.
21. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) von der Sensoreinheit (40) seitlich
beabstandet angeordnet ist.
22. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das
Licht von der Lichtquelle (10) auf die von der
Sensoreinheit (40) abgewandte, zum Auflegen des
vorderen Bereichs des Fingers vorgesehene Seite der
Fingerauflagefläche (30) seitlich einstrahlbar ist.
23. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) als Pulslichtquelle ausgebildet ist.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) zur
Abstrahlung von Lichtpulsen mit einer Impulsdauer von
nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig
Millisekunden ausgelegt ist.
25. Vorrichtung gemäß Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle (10)
vorgesehen ist.
26. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der
verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung
vorgesehen ist.
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung mindestens
eine einfarbige oder verschiedenfarbige Leuchtanzeige
aufweist, die die verschiedenen Betriebszustände der
Vorrichtung signalisiert.
28. Vorrichtung gemäß Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung in
die Lichtquelle (10) integriert ist und/oder daß die
Anzeigeeinrichtung und die Lichtquelle (10)
einheitlich ausgebildet sind.
29. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lichtquelle (10) mindestens ein optisches System (20)
nachgeordnet ist.
30. Vorrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß das optische System (20) das von
der Lichtquelle (10) abgestrahlte Licht auf die von
der Sensoreinheit (40) abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche (30) umlenkt und/oder daß das
optische System (20) das von der Lichtquelle (10)
abgestrahlte Licht auf der von der Sensoreinheit (40)
abgewandten Seite der Fingerauflagefläche (30)
gleichmäßig und/oder diffus verteilt.
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 29 oder 30,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20)
als mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse,
als mindestens ein Prisma, als mindestens ein
Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement
und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet ist.
32. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das
optische System (20) aus Kunststoff ist.
33. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die von der Lichtquelle (10) abgewandte
Seite des optischen Systems (20) mit für infrarotes
Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem
Material (80) beschichtet ist.
34. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der von der Sensoreinheit (40) abgewandten, zum
Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers
vorgesehenen Seite der Fingerauflagefläche (30)
mindestens eine Fingerführung vorgesehen ist.
35. Vorrichtung gemäß Anspruch 34, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fingerführung ergonomisch
geformt ist.
36. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 29 bis 33 und gemäß Anspruch 34 oder 35,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20)
als Fingerführung ausgebildet ist.
37. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die von der Sensoreinheit (40) abgewandte
Seite der Fingerauflagefläche (30) mit für infrarotes
Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem
Material (80) beschichtet ist.
38. Vorrichtung gemäß Anspruch 33 oder 37,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem für
infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht
durchlässigen Material (80) um Lack handelt.
39. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) eine lichtemittierende Diode (LED)
ist.
40. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) infrarotes Licht abstrahlt.
41. Vorrichtung gemäß Anspruch 40, dadurch
gekennzeichnet, daß das infrarote Licht eine
Wellenlänge von etwa 900 Nanometer aufweist.
42. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) infrarotes Licht zweier
unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlt.
43. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) eine Leistung von etwa 0,1 Milliwatt
bis etwa fünf Watt aufweist.
44. Vorrichtung gemäß Anspruch 43, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine
Leistung von etwa zwei Milliwatt bis etwa 100
Milliwatt aufweist.
45. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) auf mindestens einer Trägereinheit
(50) angeordnet ist.
46. Vorrichtung gemäß Anspruch 45, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (50) auf
mindestens einer Leiterplatteneinheit (60) angeordnet
ist.
47. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern (310) in der Fingerauflagefläche (30) im
wesentlichen senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder
zur Austrittsfläche der Fingerauflagefläche (30)
orientiert sind.
48. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern (310) in der Fingerauflagefläche (30) im
wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
49. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern (310, 320) in der Fingerauflagefläche (30) im
wesentlichen zwei Richtungen aufweisen, die unter
einem Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
50. Vorrichtung gemäß Anspruch 49, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fasern (310, 320) in der
Fingerauflagefläche (30) schichtweise angeordnet
sind, wobei die Fasern (310, 320) innerhalb einer
Schicht im wesentlichen parallel zueinander und die
Fasern (310, 320) zueinander benachbarter Schichten
unter dem Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
51. Vorrichtung gemäß Anspruch 49 oder 50,
dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Richtung
unter dem Winkel (α) zur anderen Richtung
angeordneten Fasern (320) der Fingerauflagefläche
(30) zum Transport von Licht auf die von der
Sensoreinheit (40) abgewandte Seite der
Fingerauflagefläche (30) vorgesehen sind und daß die
in der anderen Richtung angeordneten Fasern (310) der
Fingerauflagefläche (30) zum Transport des optischen
Abbilds des Fingerabdrucks zur Sensoreinheit (40)
vorgesehen sind.
52. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Teil der Fasern (310, 320) in der
Fingerauflagefläche (30) zumindest abschnittsweise
von lichtabsorbierendem Material in Form einer
Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben
ist.
53. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fingerauflagefläche (30) eine Ausdehnung aufweist,
die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle (10)
hinein erstreckt.
54. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Fingerauflagefläche (30) mindestens
eine lichtundurchlässige Sperrschicht (130)
vorgesehen ist.
55. Vorrichtung gemäß Anspruch 54, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (130) in Form
verschlossener Fasern (310) realisiert ist.
56. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Lichtquelle (10) und der Sensoreinheit
(40) mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht
(140) vorgesehen ist.
57. Vorrichtung gemäß Anspruch 54 oder 56,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material der
lichtundurchlässigen Sperrschicht (130, 140) Lack
ist.
58. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Filter (90) vorgesehen ist.
59. Vorrichtung gemäß Anspruch 58, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filter (90) ein Linearfilter
ist.
60. Vorrichtung gemäß Anspruch 58 oder 59,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (90) einen
Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent aufweist.
61. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 58 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filter (90) zwischen der Fingerauflagefläche (30) und
der Sensoreinheit (40) angeordnet ist.
62. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 58 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filter (90) auf der von der Sensoreinheit (40)
abgewandten Seite der Fingerauflagefläche (30)
und/oder auf der der Sensoreinheit (40) zugewandten
Seite der Fingerauflagefläche (30) angeordnet ist.
63. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 58 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filter (90) innerhalb der Fingerauflagefläche (30)
vorgesehen ist.
64. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) unmittelbar an die
Fingerauflagefläche (30) angrenzt und/oder daß die
Sensoreinheit (40) an der Austrittsfläche der
Fingerauflagefläche (30) angebracht ist.
65. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) mindestens eine photoempfindliche
Fläche und/oder mindestens eine photoempfindliche
Schicht aufweist.
66. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) auf Halbleiterbasis operiert.
67. Vorrichtung gemäß Anspruch 66, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (40) auf
Siliziumbasis operiert.
68. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) mindestens ein auf CMOS-Technik
basierendes Bauelement oder mindestens eine auf
CMOS-Technik basierende Schaltung aufweist (CMOS =
complementary MOS).
69. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinheit (40) mindestens ein ladungsgekoppeltes
Bauelement oder mindestens eine ladungsgekoppelte
Schaltung (CCD = charge coupled device) aufweist.
70. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung für die Lebenderkennung (sogenannter
"life support") ausgelegt ist.
71. Vorrichtung gemäß Anspruch 42 und gemäß
Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung durch Vergleich der für die zwei
unterschiedlichen Wellenlängen erhaltenen Ergebnisse
zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Blut des
vorderen Bereichs des Fingers ausgelegt ist.
72. Vorrichtung gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung batteriebetrieben ist.
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