DE2130951A1

DE2130951A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Personen-Identifizierung

Info

Publication number: DE2130951A1
Application number: DE19712130951
Authority: DE
Inventors: Cochran Gary Don; Thomas Carlton Eugene
Original assignee: KMS Industries Inc
Current assignee: KMS Industries Inc
Priority date: 1970-06-22
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1971-12-30
Also published as: US3704949A; FR2099785A5; BE768843A; DE2130951B2; CA951949A; GB1338787A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Personen-Identifizierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Personen-Identifizierung, und insbesondere soll erfindungsgemäß ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung dahingehend verbessert werden, daß eine ordnungsgemäße Ausrichtung der zu vergleichenden Datenbündel sichergestellt wird.

Mit der Verwendung von Kreditkarten und Lastschriftstreifen und ferner mit der Notwendigkeit, Personen zum Zwecke des Zugangs zu Sicherheitszonen zu identifizieren, ist die Schwierigkeit einer sicheren Identifikation entstanden, durch die Fälschungen und Personifikationen verhindert werden. Natürlich ist das persönliche Erkennen die ideale Art der Identifizierung, abgesehen von einigen wenigen Fällen ist es jedoch unmöglich, diese Art der Identifizierung in der Praxis zu verwenden.

-2-

109853/1306

Bei den heutigen Kreditkarten ist es nicht zur möglich, eine Karte abzugeben, die gestohlen wurde, sondern es ist ebenfalls möglich, die Karten zu fälschen, selbst wenn die Karten mit Lichtbildern und dgl. vorgefertigt sind. Diese Schwierigkeit ergibt sich auch mit Pässen, Kennkarten, Führerscheinen und dgl. Gestohlene oder gefälschte Kreditkarten verursachen jährlich einen Verlust von mehreren Millionen Dollar.

Somit besteht die Schwierigkeit, ein sicheres Identifikations-System zu schaffen, das selbst Fremden gestattet, eine Person als

den richtigen Inhaber einer Karte oder als die zum Betreten eines begrenzt zugänglichen Sicherheitsbereichs berechtigte Person zu identifizieren. Systeme, bei denen Fotografien, Unterschriften, Fingerabdrücke und mathematischem Kodierungen verwendet werden, können im allgemeinen alt siehr ©der weniger großem Aufwand durch gQSi Iiiat@irgangen werden.

Erfindungsgemäß soll daher ein Identifikationsverfahren und eine Identifikationsvorrichtung sowie eine Indentifikationskarte geschafjfen werden, die iia wesentlichen gegen Fälschungen oder Personifika-j

tionen gesichert sind. j

Bei dem erfindungsgemäßen System werden eine Identifikationskarte ! und eine mit dieser Karte arbeitende Vorrichtung zur sicheren Iden-i tifikation verwendet, jedoch ist es in Verbindung mit der Identifizierung erforderlich, daä die zu identifizierende Person an einer; vorgegebenen Stelle in der Vorrichtung einen Fingerabdruck abgibt, ; mit dem eine zu einer sicheren Identifizierung führaade Oberprüfung!

durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße System untersucht daher

1098S3/1306

eindeutig jedesmal den Fingerabdruck einer zu Oberprüfenden Person, und dennoch werden nicht einfach die Fingerabdrücke miteinander verglichen, sondern die den Fingerabdruck betreffenden Informationen werden verschlüsselt, so daß eine Fälschung praktisch unmöglici ist.

Kurz gesagt arbeitet das erfindungsgemäße System mit einer besonders vorgefertigten Identifikationskarte, die eine verschlüsselte

Information enthält, welche auf optischem Wege von dem tatsächlichein Fingerabdruck der Person erhalten wurde. In der erfindungsgemäßen j

Vorrichtung kann diese verschlüsselte Information unter Verwendung j

eines Fourier-transformierten Hologramms zu einem späteren Zeitpunkt mit dem tatsächlichen Fingerabdruck verglichen und mit Sicher|-

heit eine Identifizierung vorgenommen werden. Daher ist eine Per-

sonifikation infolge der Einmaligkeit von Fingerabdrücken praktisch unmöglich, und eben&lls ist eine Fälschung infolge der komplexen !Form der durch das optische System erzielten Verschlüsselung prak-

jtisch ausgeschlossen. Zusätzlich dazu werden die von der ver- !schlüsselten Information und dem tatsächlichen Fingerabdruck abigeleiteten Signale optisch umgewandelt, so daß ein trennscharfes

Maximumsignal erhalten wird, das eine "Zugelassen"- oder "Abgewiesen"- Anzeige liefert.

1 i

I I

Erfindungsgemäß ist in der Vorrichtung eine Ablenkeinrichtung vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen dem aus tatsächlich vorliegenden Eingabedaten erhaltenen transformierten Bild und der Transformationsfilterebene erzeugt, so daß es weniger genau auf die Ausrichtung der optisch zu vergleichenden Daten ankommt.

-4-

109853/1306

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt: !

j Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verschlüsseln von Fingerabdruck- i Informationen und zum Vergleich einer verschlüsselten Karte mit einem tatsächlichen Fingerabdruck,

Fig. 1A die Ansicht eines Hologramms eines betrachteten Fingerabdrucks,

Fig. IB eine Ansicht einer Gleichricht-Steuerplatte,

Fig. 2 der Verlauf des in der Vorrichtung durch Fotodetektoren ermittelten Stroms,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bauteile einer in [

dem System verwendeten Vorrichtung, und

Fig. 4 einen Schnitt eines Antriebs für die auf der optischen ; Achse bewegten Elemente, durch die eine Relativbewegung zwischen dem Transformationsbild und der Transformationsfilterebene erreicht wird.

Das erfindungsgemäße System beruht auf einem Prinzip_;das manchmal als automatische Korrelation zwischen dem Fingerabdruck einer Per- ! son und einer besonders verschlüsselten Aufzeichnung dieses Fingerabdrucks bezeichnet wird, welche in einer Identifikationskarte oder dergleichen vorhanden ist. Zu diesem Zweck muß eine geeignete

-5-

109853/1306

Vorrichtung vorhanden sein, die den tatsächlich von der Person erhaltenen Fingerabdruck mit dem verschlüsselten, auf der von ihr vorgelegten Identifikationskarte aufgezeichneten Fingerabdruck ver gleicht. Bei dem erfindungsgemäßen System wird daher der Fingerabdruck jedesmal untersucht, wenn eine Person überprüft wird.

Generell erfordert das erfindungsgemäße System den Einsatz einer Untersuchungsstelle, die eine Person vor dem Verschlüsselungsvorgang in geeigneter Weise identifiziert. Anschließend wird die Verschlüsselung durchgeführt. Die Untersuchungsstelle kann eine Bank, eine Polizeidienststelle oder eine Militärstelle sein, und zwar jeweils für den Fall von Kreditkarten bzw. Fahrerlaubnissen bzw. Sicherheitsbescheinigungen. Wenn die Person identifiziert wurde, befeuchtet sie ihre Finger mit einer öligen oder seifenartigen Substanz, beispielsweise mit Rizinusöl oder kosmetischen Seife, und rollt einen Fingerabdruck auf das Eingabefenster einer als Hauptkorrelator bezeichneten Vorrichtung. Die Spuren dieses Öl-Fingerabdrucks werden dann zur Erzeugung eines komplexen Lichtmusters verwendet, das technisch als Fourier-tranformiertes Hologramm bezeichnet wird, und hiermit wird ein kleiner Abschnitt eäies lichtempfindlichen Films in einer Identifikationskarte belichtet.

Die Karte wird fotografisch entwickelt, gewaschen und getrocknet, und anschließend kann die identifizierte Person die Sicherheitszone verlassen. Die für diese Kodierung oder Verschlüsselung benutzte Vorrichtung wird unten beschrieben. Bei dem erfindungsge^mäßen System gibt es zwei möglich«.Betriebsarten: Die erste Betriebsart kann als "offen" bezeichnet werden, wobei die Identifikationskarten von der Person selbst mitgeführt werden, und die

109853/1306

zweite kann als "geschlossen" bezeichnet werden, wobei die Identifikationskarte am Identifikationsort zurückbehalten und lediglich zwecks Vergleichs mit der um Zutritt nachsuchenden Person hervorjeholt wird. Da es möglich ist, bei der Herstellung der kodierten Karte eine Anzahl von Parametern zu steuern, ist bei dem geschlos-. senen System ein Auswechseln der Person oder eine Fälschung im wesentlichen unmöglich, und selbst das offene System ist in hohem Maße sicher9 da es praktisch unmöglich ist, diese Parameter nochmals zu erreichen.

Die Hauptaufgabe des "echten" Abdrucks, mag er nun aus den Spuren der Fingerlinien bestehen, oder ein Abdruck in einer verformbaren Masse sein, besteht in der Phasenmodulation des Laserstrahls. Dies läßt sich als Phasenablenfeing aufgrund tatslchlich erhaltener Daten bezeichnen. Einige d@r ©ben ©nvähntea Parameter werden durch den Winkel d.@s R©£er®nzstrahls in zwei Richtungen, die exakte Lage der Fourier-Transformation auf der Karte in zwei Dimensionen und die Verstärkung der tranforraierten Daten gebildet. Daher gibt es viele Justiermöglichkeiten, so daß sich viele unterschiedliche Systeme aufbauen und einstellen lassen, und eine in einem System gültige Identifkationskarte vermag die Einrichtungen in einem anderen, ähnlichem, jedoch unterschiedlich eingestellten System nicht in Gang su setzen.

In der vorliegenden Anmeldung ist mit dem Ausdruck "kohärente Lichtquelle" eine Lichtquelle, beispielsweise ein Laserstrahl oder eine j monochromatische Lichtquelle gemeint,die aus einem Na elloch und j einem Kollimator besteR€,^Uii^ wobei die von ©iner synchronisierten

-7-

1Ö98S3/1306

-7- 2130551

Oszillation der Elektronen ausgehende Lichtwellen die gleiche Länge und schrittweise Fortpflanzung haben.

Gemäß Fig. 1 arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer kohärenten Lichteingabe im Fora eines LaseTS 20, der über einen

Spiegel einen Lichtstrahl 22 auf einen Strahlenteiler 24 und eine Linse 26 wirft. Der Strahlenteiler lenkt einen Laserstrahl 30 auf einen zweiten Spiegel 32 und von dort zu einem dritten Spiegel 34, wo der Strahl durch eine Vergrößerungslinse 36 läuft und einen Referenzstrahl für das Hologram bildet.

Der den Strahlenteiler 24 durchsetzende Strahl 22 bildet einen Strahl 40, der über die Vergrößerungslinse 26 zujeinem Spiegel 42 wandert und von dort zu einer Umlenklinse 44 und über eine lichtdurchlässige Fingerabdruckplatte 46 zu den Umkehrspiegeln 48 und 50 und dann zu einer Belichtungsebene 52, die nicht nur zur Her- !stellung der kodierten Information sondern auch zu Vergleichszwecken verwendet werden kann. Beim Herstellen der kodierten Iniformation ist ein Stapel geeigneter Identifkationskarten vorhanden, bei denen ein Abschnitt unbelichteten fotografischen Films mit einem lxchtundurchlässigen Streifen abgedeckt ist, der zum Zwecke der Belichtung abgezogen wird.

Der lichtempfindliche Film wird in der Belichtungsebene 52 angeordnet, und nach-dem der Fingerabdruck der Person auf die Platte 46 aufgebracht worden ist, wird die Belichtung sowohl mit dem Referenzstrahl 30 als auch mit dem Objektlichtstrahl 44 durchgeführt, der sich als räumlich modulierter Lichtstrahl bezeichnen läßt, welcher die Information an der Belichtungsebene 52 bereitstellt.

-8-

109853/1306

Hierdurch wird ein Fourier-tranformiertes Hologramm der den Finger* abdruck an der Platte 46 darstellenden Information geschaffen_? und die Parameter dieser Transformation lassen sich - wie bereits oben erwähnt - durch die verschiedenen optischen Elemente in dem System steuern, und dies läßt sich in einfacher Weise als Geheiminformation behandeln. Beispielsweise können die Linsenbauart, der Abstand der optischen Elemente, der Interferenzgrad usw. als Geheiminformation behandelt werden und die Rekonstruktion dieser Parameter aus derlsich ergebenden holografischen Aufzeichnung ist höchst schwierig. ^[

In Fig. 1A ist eine vergrößerte Ansicht eines Hologramms eines ein-j zelnen Fingerabdrucks gezeigt, wobei im mittleren Bereich eine \ manchmal als Gleichricht-Lichtfleck bezeichnete Zone gezeigt ist ■; und die Randzonen die bezüglich des betrachteten Abdrucks wesentlichen Daten enthalten.

Wenn die fotografische Platte in der Belichtungsebene 52 mit der verschlüsselten Information belichtet worden ist, kann sie zwecks dauernder Aufzeichnung dieser Information entwickelt werden. Es lassen sich natürlich auch die Abdrücke mehrerer Finger abnehmen, jedoch hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße System mit einem einzigen Fingerabdruck ausreichend genau arbeitet.

Zur Feststellung der Indentität übergibt eine Person lediglich ihre spezielle Identitätskarte, die auf die oben beschriebene Weise hergestellt wurde, einem geeigneten, in den Figuren gezeigten j

j Korrelator, der einen ähnlichen Aufbau wie die Vorrichtung hat, j

-9-

109853/1306

mit der die Verschlüsselung durchgeführt wurde. Er drückt einen neuen Fingerabdruck (unter Verwendung eines leichten Öls, beispielsweise Rizinusöl) auf das Eingabefenster, das durch die Platte 46 (Fig. 1) gebildet wird, und in diesem Fall wird der Referenzstrahl durch eine auf einem Träger 62 angeordnete Verschlußplatte 60 abgesperrt. Das durch diesen Fingerabdruck an der Platte 46 wandernde Licht wird an der Belichtungsebene 52 mit der Idenfikationskarte in Beziehung gesetzt, und dieses Licht gelangt über die Linse 64 zu einer Lichtdetektor- und Logikschaltstufe 70. Normalerweise

schaltet das durch den neuen Fingerabdruck wandernde Licht automatisch die Korrelatorleuchte ein, sobald der Finger vom Fenster 4d entfernt worden ist. Falls jedoch der neue Fingerabdruck mit einer bezüglich seiner Lage während des Aufzeichnungsvorganges verdrehten Stellung aufgebracht wurde, kann der Bedienungsmann das Fenster oder die Platte 46 verdrehen, bis sich eine Übereinstimmung ergibt, wodurch eine Signal- oder Korrelationsleuchte 72 aufleuchtet. Falls natürlich ein unrichtiger Fingerabdruck aufgebracht wird, bleibt die Korrelationsleuchte 72 abgeschaltet. Der oben beschriebene Korrelationsvorgang ist unter der Bezeichnung "Anpasifilter-Korrelation" bekannt und im Aufsatz "Signal Detectioi by Complex Spatial Filtering" von Vander Lugt, University of Michigan, I.Arbeitspapier Nr. 2900-394-72, November 1963 beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist sowohl der oben beschriebene Eingabemechanismus als auch die Ausgabe-Detektorstufe bezüglich des erwähnten Anpaßfilter-Korrelators abgewandelt. Bei de» oben erwähnten, von Vander Lugt beschriebenen Korrelator wäre es erfor derlich, daß die Person einen »druckfarbenen Fingerabdruck auf ein lichtdurchlässiges Glas aufbringt und eine Fotografie dieses

109853/1306

druckfarbenen Fingerabdrucks hergestellt wird. Die durchfeine Fingerabdruck-Farbe verursachten Unannehmlichkeiten und mit Sicherheit die Zeitverzögerung, die bei jeder Indentitätsüberprüfung zur Entwicklung des Films erforderlich ist, würden die Verwendung ones derartigen Korrelators ausschließen.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird im Echtzeitverfahren unmit- ! telbar mit den dispuren eines Fingers gearbeitet, die sich in einfacher Weise vom Finger der zu identifizierenden Person abwischen lassen.

Bei den bekannten Anpaßfilter-Korrelatoren sind ferner in der Ausgabe drei unterschiedliche Systeme verwendet worden, nämlich £1) die Ausgangs-Lichtverteilung, die sich technisch als zweidimensionale Korrelationsfunktion bezeichnen läßt und durch ein Mikroskop zu betrachten ist, (2) eine Fotografie auf einem lichtempfindlichen Film, oder (3) die Darstellung auf einer internen TV-Anlage. Alle drei Verfahrensarten erfordern einen Bedienungsmann, der beurteilt, ob eine Korrelationsspitze aufgetreten ist oder nicht.

Bei dem erfindungsgemäßen System würde dies einen angelernten Bedienungsmann an jeder Oberprüfungsstelle erfordern, um die Lichtverteilung in der Ausgabe des Korrelators zu interpretieren. Bei dem erfindungsgemäßen System hingegen werden Korrelationsspitzen selbsttätig ermittelt. Dies wird durch Verwendung eines umlaufenden, von einem Motor 82 angetriebenen Lichtgitters 80 erreicht, las die Lichtverteilung von der Belichtungsebene 52 zerhackt, bevor sie den Lichtdetektor erreicht. Dieses Lichtgitter 80 kann !

ί lus einer Reihe radialer lichtdurchlässiger Linien bestehen, die '

-11- !

109853/1308

auf einer lichtundurchlässigen Unterlage aufgetragen sind. Beim Umlauf dieses Lichtgitters werden Lichtimpulse erzeugt, falls eine Korrelationsspitze vorhanden ist.

Ein Lichtdetektor in der Lichtdetektorstufe erfaßt diese beispielsweise in Fig. 2 gezeigten Impulse. Die die Korrelationsspitzen darstellende Linie A ergibt sich, wenn die richtige Korrelation vorhanden ist, und die Linie B ergibt sich, falls keine Übereinstimmung vorliegt. Anstelle eines umlaufenden Lichtgitters kann natürlich eine andere Art von Gitter verwendet werden, beispielsweise lein Vibrator, d.h. eine um eine Ruhelage schwingende Platte. Das j Lichtgitter oder die vibrierende Zungenblende sind erforderlich,

!um zwischen Lichtspitzen und einem gleichförmig verteilten Licht-

!pegel zu unterscheiden. So kann ein unrichtiger Fingerabdruck eine !,ebenso hohe Gesaratlichtintensität am Ausgang des Korrelators er-Izeugen (da sämtliche Fingerabdrücke etwa den gleichen Frequenzgeihalt haben), beim richtigen Fingerabdruck wird jedoch ein großer TeJ[I

j ι

jdieser Strahlungsenergie auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich,!

die sogenannte Korrelationsspitze, konzentriert. Somit wäre mit

i einem Lichtdetektor allein keine zufriedenstellende Ermittlung j

der Korrelationsspitzen möglich. Die vom Lichtdetektor ausgegebe- I

nen elektrischen Wellen werden einer Schmitt-Triggerschaltung zugeführt, die die Korrelator-Anzeigelampe einschaltet.

Erfindungsgemäß wird die holografische Information "in umgekehrter Weise" benutzt, um wieder einen Referenzstrahl zu erzeugen. Hierzu sei bemerkt, daß ein Hologramm normalerweise unter Verwendung

eines Objekt-Lichtstrahls kohärenten Lichts und eines Bezugsstrahls

-12-

109853/1306

I -12- 2 Ί 30951

(aus der gleichen Lichtquelle hergestellt wird. Bei dem erfindungs-

jgemäßen System wird auf diese Weise eine holografische Aufzeichnung des Originalfingerabdrucks der Person hergestellt. Gewöhnlich wird dann die Hologrammplatte dazu verwendet, die Aufzeichnung bei Beleuchtung mit dem Referenzstrahl wiederzugeben. Erfindungsgemäß kommt es jedoch nicht darauf an, den aufgezeichneten Fingerabdruck [wieder darstellen, sondern es soll der Bezugsstrahl wieder hergestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Korrelationssystem wird isomit die holografische Aufzeichnung des indentifizierten ursprüng-3ichen Fingerabdrucks mit dem Objekt-Lichtstrahl, der durch den tatsächlich vorhandenen Fingerabdruck der zu identifizierenden Person modifiziert wurde, beleuchtet. Falls der aus den tatsächlich !erhaltenen Daten gewonnene Objektstrahl mit dem aus den Original-Iinformationen erhaltenen Objektstrahl übereinstimmt, ergibt sich IaIs Ausgabe der Referenzstrahl mit einer solchen Intensität, daß dies sich leicht feststellen läßt, wie dies oben beschrieben wurde.

Bei dem erfindungsgemäßen System sind drei Grund-Baugruppen vorhanden. Zunächst ein Aufnahmegerät zur Erzeugung der Indentifikationskarten, das aus Bauteilen wie der Laserquelle 20, dem Eingabeteil mit den Elementen 26, 42, 44, 46, 48, 50 und 52 und den Bezugsstrahlelementen 24,32,34 und 36 besteht. Zweitens der Hilfskorrelator, der die neuen Fingerabdrucke mit den Identifikationskarten vergleicht, die im Rahmen des gleichen Identifikationssystems in

einem Aufnahmegerät oder einem Hauptkorrelator hergestellt wurden. Bei diesem Hilfskorrelator geraten die Elemente 24, 30, 32, 34, 56,., 60 und 62 des im Fig. 1 gezeigten Geräts in Fortfall. Schließlich das in Fig« 1 gezeigte Gesaiatgerät, das dazu dient, sowohl neue !!identitätskarte» herzustellen als auch neue Fingerabdrücke

1G98S3/13Q6

her

nit vorher^gestellten Identitätskarten zu vergleichen, die im Rahmen des gleichen I.dentifikationssystems mit einem irgend beliebigen Aufnahmegerät oder Haupt-Korrelatorgerät gefertigt wurden.

Das Aufnahmegerät kann dabei in der Untersuchungsstelle verwendet

werden, wo eine persönliche Identifikation vorgenommen wurde und keine Oberprüfung mit dem erfindungsgemäßen System erforderlich ist;. Der Hilfekorrelator kann außerhalb des Schutzbereiches verwendet werden, um Personen zu überprüfen, wobei die Fälschungsgefahr gering ist, da sich keine neuen Karten herstellen lassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form des Korrelators kann auch zur Betätigung eines Schlosses oder eines "Ein"-Schalters benutzt werden, so daß die Identifikationskarten von den berechtigten Personen zur Sicherung von Behältern, Computern, Gaspumpen und dergleichen benutzt werden können. Bei diesem Kontroll system sind keine Hilfs- '. personen erforderlich.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems. Der Laser 100 wirft einen Ausgangsstrahl auf einen Verschluß 102 und einen Strahlenteiler 104, der den Laserstrahl in zwei Strahlengänge unterteilt. Der eine Strahlengang führt zu einem winklig angestellten Spiegel 106 und von dort über eine Zerstreuungslinse 108 und einen Reflektor 110 zu einer Transformationslinse 112. Die Eingabeplatte für den tat- j

sächlich abgenommenen Fingerabdruck ist bei 114 auf der optischen j Achse des Hauptstrahls angeordnet und der vom Laser kommende, durch diese Abdruckplatte 114 gewanderte Lichtstrahl durchläuft eine Tastvorrichtung 116, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel

109853/1306

aus zwei gegensinnig umlaufenden, geneigten Glasplatten 118 und 120 besteht. Die optische Achse führt dann zu dem Plattenhalter 122,

der die Aufzeichnungs- oder Belichtungsebene darstellt, wie dies weiter unten beschrieben wird, oder die Identitätskarte hält,

falls das Gerät zur Identitätsüberprüfung verwendet wird.

Eine Umkehr-Transformationslinse 124 ist hinter dem Halter 122 an-

•j
geordnet, und der Ausgangsstrahl wird bei 126 zu einer Tastblende j 128 umgelenkt ,die in diesem Fall eine vibrierende Schlitzblende ist, die durch eine Magnetspule 130 betätigt wird, wie sie üblicherweise in Verbindung mit Türklingeln und dgl. verwendet wird. Diese Vibra-

tionsschlitzbljende schwingt mit etwa 120 Schwingungen pro see. und vorzugsweise mit einer noch höheren Frequenz. Der Ausgangsstrahl gelangt schließlich zu einem Lichtdetektor 132, der ein Fotoverstärker oder ein Festkörper-Lichtdetektor ist und in Verwendung mit einem ScJhmitt-Trigger verwendet werden kann, um eine Korrelations-Signalleuchte 134 einzuschalten.

j Bei dem in Fig. 1 gezeigten Gerät liegen die Tastelemente 118, ■zwischen der Fingerabdruckplatte 46 und den Umlenkspiegel 48.

<Es wurde festgestellt, daß zwar die genaue Lage des tatsächlich abgenommenen Fingerabdrucks beispielsweise auf der in Fig. 1 gezeigten Platte 46 und der Platte 114 gemäß Fig.3 nicht entscheidend ist, daß jedoch die Identitätskarte, d.h. die durch Entwicklung einer iicht—empfindlichen Platte erhaltene holografische Aufzeichnung des überprüften ursprünglichen Fingerabdrucks, in dem Gerät erneut mit einer Genauigkeit von wenigen hunderstel Millimetern jedesmal wieder eingesetzt werden muß, wenn eine Identifizierung

109853/1306

durchgeführt wird. Dieser Genauigkeitsbereich beim erneuten Ein-

setzen läßt sich äußerst schwierig einhalten, und zwar wegen der

!schwankenden Temperaturen der Karten, einem möglichen Kantenver-

ι schleiß und der Gefahr, daß der in der Karte angeordnete ent-•wickelte Film sich in der an der Karte ausgebildeten Halterung
verschiebt.

Eine weitere Veränderliche entsteht durch die normalen Maßabweichungen zwischen den verschiedenen Korrelatorgeräten in einem betrachjteten System. Der Grundgedanke der Anordnung des Abtasters 116
•in dem System besteht darin, die Lichtverteilung über einen begrenzten zweidimensionalen Bereich an d?r Transformationsebene (der Identifikationskarte) derart zu verschieben, daß zu irgendeinem Augenblick die Fourier-Transformation in die bezüglich der Indentifi- ;

; j

kationskarte korrekte Lage gebracht wird. In diesem Zeitpunkt der j

i ϊ

!Ausrichtung ergibt sich eine Autokorrelationsspitze, falls die Fin-t

jgerabdrücke übereinstimmen, so daß ein Lichtdurchgang erhalten i

wird, der ausreicht, den Lichtdetektor umzuschalten. !

Solange die Zeitdauer, die zum Abtasten des Bildes der Transforma- ; tionsebene in allen vernünftigerweise möglichen Lagen der Identi-

fikationskarte benötigt wird, verhältnismäßig kurz ist, d.h. in
der Größenordnung von wenigen Sekunden, ist der Abtastvorgang an- \ nehmbar. Die Abtastvorrichtung besteht vorzugsweise aus zwei gegen-j

sinnig umlaufenden Glaselementen, beispielsweise Prismen oder i schrägen Platten, und in jedem Fall sollte das eine Element mit
einer anderen Geschwindigkeit als das andere Element umlaufen.Die
beiden Elemente sind vor der Fourier-Transformationsebene in der
optischen Bahn angeordnet, und bei Verwendung ebener Scheiben _-,

109853/1306

ist jede Scheibe schräg gestellt, um die Tranformationsebene seitlich abzulenken. Durch Änderung der beiden Neigungswinkel und des ! Drehzahlverhältnisses der beiden Elemente läßt sich eine Vielzahl j unterschiedlicher rosettenartiger Abtastmuster erhalten. Hierdurch

I
werden durch Fehlausrichtungen bedingte Schwierigkeiten behoben

und bei dem erfindungsgemäßen Fingerabdruck-Korrelationsgerät kon-

sistente Ergebnisse und eine hohe Zuverlässigkeit erreicht. ; In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Tastvorrichtung 116

im einzelnen gezeigt. Dabei ist an einem Gehäuse 140 ein Motorgehäuse 142 angebracht, wobei der Motor eine kurze, gezahnte Antriebswelle 144 enthält, die in eine Antriebskammer 146 verläuft. Das Gehäuse 140 enthält ferner eine optische Kammer 148, die in einem Rohr 150 untergebracht ist, das in Richtung der optischen Achse des Geräts verläuft. Am Gehäuse 140 ist ferner ein zweites

j Gehäuse 152 in Form eines Rohrstutzens angeordnet, der vom Gehäuse

. ■

140 nach außen verläuft und eine Kammer für die umlaufenden optischen Bauteile bildet.

An jedem Ende dieses zylindrischen Gehäuses 152 sind gehäusefeste Lagerringe 154 und 156 vorgesehen, die jeweils einen inneren umlaufenden Lagerring 158 bzw. 160 abstützen. Der links gelegene Laufring 160 trägt einen Linsenhalter 162, der mit einer konzentrischen Innenöffnung versehen ist, in der ein Keilring 164 sitzt, an dem die eine umlaufende Scheibe 166 befestigt ist. Falls ein Prisma verwendet wird;, kann auf den Keilring verzichtet werden. Zur Befestigung der Glasteile kann ein Epoxydkleber verwendet werdea. Ein Kreisring 168 wird durch mehrere Druckfedern 170, die in Ausnehmungen in einem Feststellring 172 sitzen, gegen den Lager-

-17-

109853/1306

: ring 156 gedrückt, wobei die Mittelbohrung des Feststellringes

: 172 einen Lichtdurchgang längs der optischen Achse ermöglicht.

j Mehrere Schrauben 174 haltern den Feststellring 172 am linken Ende

j des Gehäuses 152. Der Linsenhaltering 162 ist mit einer kreis-

! flanschförmigen Verlängerung 176 versehen, die mit dem inneren ;

Abschnitt 178 eines Befestigungsringes 180 zusammenwirkt, welcher

' im Gehäuse 152 angeordnet und durch eine Schraube 182 drehfest !

! gehaltert ist.

In in Umfangsrichtung um den Befestigungsring 180 verteilten Öffnungen sitzen Umlauf-Reibrollen 183, die auf den äußeren Laufringen 184 kleiner Kugellager angeordnet sind, deren innere Laufringe 186 durch eine Kopfschraube 188 gehaltert sind. Diese kleinen Um-; laufrollen 183 wirken mit einer Ringfläche 189 auf der/einen Seite des Linsenhalterings 162 und mit einer Ringfläche 190 auf der In- \ nenseite eines Linsenhalterings 192 zusammen. Eine Glasscheibe 194 ist in diesem Linsenhaltering 192 gehaltert und an einem Keilring 198 abgestützt. Auf einem kurzen Flansch 198 des Linsenhalte- , rings 192 ist ein Zahnkranz 200 befestigt, der mit einem Antriebsrad 204 kämmt, das auf einer frei auskragenden, durch einen Schraubbolzen 208 gehalterten Lagerhülse 206 abgestützt ist. Auf der Lagerhülse 206 ist ferner ein Zahnrad 210 angeordnet, das j durch die gezahnte Antriebswelle 144 des Motors 142 angetrieben wird. Die ringförmige Fläche 189 hat einen kleineren Radius als die Fläche 190, so daß die Halteringe 162 und 192 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umlaufen.

Während des Betriebs treibt daher der Motor 142 über die Zahnrädei 210 und 204 den Zahnkranz 200 an, der- den Haltering 192 in einer

109853/1306

j Richtung verdreht. Gleichzeitig treibt die Reibfläche 190 die Um- ;laufrollen 183 an. Diese Umlaufrollen, die mit der Ringfläche 189 !
zusammenwirken, treiben den Haltering 162 in entgegengesetzter Richtung und mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit bezüglich des Halterings 192 an. Somit wird das längs der optischen Achse in die Bohrung der Hülse 150 gelangende Licht durch die zwei Glasscheiben 166 und 194 mit gleicher Neigung in unterschiedliche Richtungen verkippt.

Es ist von Bedeutung, daß die Tastblende 128 mit einer weit höhe-Iren Frequenz als der Umlauffrequenz der Tasteinrichtung betrieben

wird, so daß die vibrierende Tastblende während jeder Verschiejbung des Transformationsbildes um mehr als ein Auflösungselement einmal die Mitte der optischen Achse durchwandert. Daher erzeugt ein auf der Fimgerabdruckplatte 114 enthaltener Fingerabdruck eine Fourier-Transformation in dem optischen System, die in einem opti-Isehen Korrelationsvorgang mit einer ähnlichen, aufgezeichneten (Transformation an der Stelle 122 verglichen wird, wobei die Anordnung der Tasteinrichtung 116 ausreichend Gelegenheit schafft, daß jdiese beiden Dateneingaben in Übereinstimmung gebracht werden, vorausgesetzt, daß sie vom gleichen Finger stammen. Durch die Drehung wird ein Abtasten der aufgezeichneten Daten und eine Oszillation in der Tranformationsebene bewirkt, bis eine Ausrichtung erreicht wird. Falls daher die Eingabedaten und die aufgezeichneten Daten identisch sind, gibt es genügend Möglichkeiten, daß die Übereinstimmung auftritt und die richtigen Ausgabeinformationen erzielt werden.

-19-109853/1306

Bei einem herkömmlichen Korrelator ist in den unteren Frequenzen eine bestimmte Lichtmenge vorhanden, die sich in einer Fourier-Transformation als Fleck an der Mitte der Transformation zeigt (s. Fig. 1A). Im Hinblick auf die niedrige Frequenz wird dies manchmal als Gleichstrom- oder Gleichrichtlicht bezeichnet. Bei der Verwendung von Hologrammen sperrt der Gleichricht-Fleck auf dem Fourier-Hologramm normalerweise den Korrelator-Gleichrichtstrahl. Erfindungsgemäß kann jedoch infolge der Verwendung einer Tasteinrichtung der starke Gleichricht-Lichstrahl den Gleichricht-Fleck auf dem Hologramm verfehlen und ein Teil dieser Lichtenergie kann durch die Stellen niedriger Frequenz des Hologramms in die Korrelations-Ausgangsebene gebeugt werden. Hierdurch würde der Korrelationsvorgang gestört und das Auftreten eines markanten Lichtflecks unterbunden werden. Infolge der starken Helligkeit des > Gleichrichtstrahls können die zufälligen Schwankungen der räumli- j chen Lichtverteilung tatsächlich Amplitudenspitzen ergeben, die den Korre]£tionsspitzen entsprechen. Daher könnten häufig falsche Korrelationssignale ausgegeben werden. \

Um das Auftreten unrichtiger Korrelationen bei dem oben beschriebenen Gleichricht-Lichtstrahl zu verhindern, kann erfindungsgemäß eine Gleichricht-Sperre vorgesehen sein, die groß genug ist, daß sie den Gleichricht-Lichtstrahl im gesamten Bereich des Tastmusters blockiert. Hierdurch können einige Informationen geringer Raumfrequenz unterdrückt werden, jedoch werden die Korrelationen im allgemeinen lediglich in Abhängigkeit von den hohen Raumfrequenzen er- ; zielt. Dies ist der Fall für Fingerabdruck-Korrelationen, und die künstliche Sperre kann um ein Vielfaches größer als der fokussiert©

109853/1306

- 20 Gleichricht-Lichtfleck sein.

Dies wird dadurch erreicht, daß in die Transformationsebene eine Glasplatte mit einem lichtundurchlässigen Fleck eingesetzt wird. In Fig. 1 ist diese Platte bei 51 gezeigt, und gemäß Fig.1B enthält diese Platte 51 einen Fleck 53. Die Größe dieses Flecks kann schwanken, in durchschnittlichen Geräten jedoch, die ein Hologramm {einer Gesamtgröße von 3,2 mm verwenden, kann der Fleck einen Durch* j messer von 0,4 mm haben. Gemäß Fig. 1A, die ein vergrößertes Hologramm eines Fingerabdrucks zeigt, kann dieser Fleck etwa die Größe¹ ^es in gestrichelten Linien dargestellten Kreises am Mittelpunkt haben. Das Hologramm der Identifikationskarte wird bezüglich dieses Flecks auf dem Fenster oder der Platte 52 zentriert.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Belichtung des Hologramms einer Identifikationskarte mit Hilfe eines Kreislochs, und zwar _: entweder vor oder nach der holografischen Aufzeichnung auf den j lichtempfindlichen Film. Vor dem Entwickeln wird die Identifika-

tionskarte in einen Halter gesetzt, der identisch wie der entsprechende Halter in dem Korrelationsgerät (s. 122 gemäß Fig. 3) ausge+· bildet ist. Die Karte wird mit Hilfe von Stiften ausgerichtet, so daß ein Kreisloch in nominell zentrischer Lage über dem Gleichricht fleck der Hologrammfläche liegt. Dann wird eine Lichtquelle eingeschaltet, um das Kreisbch zu beleuchten und mit Hilfe einer doppel·· ten Belichtung die Gleichrichtsperre in das latente Hologrammbild j einzubringen. Dann wird das Hologramm auf herkömmliche Weise ent- j wickelt. In diesem Fall trägt jede Identifikationskarte ihre eigene Gleichrichtsperre.

-21-

109853/1306

Claims

Dr. Ιης. Η riec?*urj)nk DIcI. Ing H. c Luck t>''*L Ph>-5. W. Sd,.Uh lef. KMS Industries, Inc. East Huron Street, 21. Juni 1971 Ann Arbor, Michigan,USA Anwaltsakte M-1656 Patentansprüche

1.^Vorrichtung zum Schutz und zur Identifikation von Personen, bei der holografisch aufgezeichnete personelle Daten optisch mit umgewandelten, tatsächlich vorliegenden Eingabedaten verglichen werden, gekennzeichnet durch zwei optische Elemente (118,12O;166,194), die in einer die Eingabedaten führende« Licht bahn angeordnet sind und durch die die Lichtbahn jeweils in eine unterschiedliche Richtung ablenkbar ist, und einen Antrieb (142,144,182) zum gegensinnigen Verdrehen der optischen Elemente mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, wobei das Eingabedatenbündel einen vorgegebenen Bereich der Datenaufzeichnung auf der optischen Achse abtastet und somit bei Identität der Daten eine für einen Lichtdurchgang ordnungsgemäße Ausrichtung sichergestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente lichtdurchlässige, in drehbaren Haltern (162 (192) befestigte Bauteile (166,194) enthalten und der -22-

109853/1306

Antrieb einen mit einem Bauteil (194) drehschlüssig gekoppelten Motor (142) sowie eine Kupplungseinrichtung (183) aufweist, die die beiden Bauteile (194,166) antriebsschlüssig miteinander verbindet und das zweite Bauteil im entgegengesetzten Drehsinn wie und mit einer anderen Geschwindigkeit als das erste Bau- i teil antreibt. '.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Korrelator ein sich mit einer vorgegebenen Frequenz bewegendes Lichtgitter (8O) vorgesehen ist und der Antrieb (142, 144,183) die Elemente (118 ,120;166,194) mit einer Geschwindigkeit antreibt, bei der der Abtaster mit einer geringeren Frequenz umläuft als das Lichtgitter.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (142,144,182) einen ersten Hai·* tering (192), der eine mittlere Ausnehmung zur Halterung des _; einen Elements (194), eine Zahnradfläche(200)und eine ringförmige Antriebsfläche (190) aufweist, einen zweiten Antriebsring (162), der eine mittlere Ausnehmung zur Halterung des anderen Elements (166) und eine angetriebene Eingriffsfläche (189!) aufweist, sowie mehrere Umlaufrollen (183) enthält, die zwischen den Halteringen (192,162) angeordnet sind und durch die der ^! zweite Ring vom ersten Ring in entgegengesetzter Richtung antreibbar ist, ;

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperre (51,53) zwischen den Elementen

-23-

109853/1306

und der Datenaufzeichnung angeordnet ist, die das gleichgerichtete Licht an der Mitte dei^Lichtbahn abfängt und das Auftreffen von FehlSignalen auf die bei einer Übereinstimmung ansprechende Vorrichtung (70,72) verhindert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Umlenk- · einrichtung, die die aus dentatsächlich vorhandenen Eingabedaten erhaltenen Informationssignale in Form eines Lichtstrahls unter einem Winkel gegenüber dem auf der optischen Achse liegenden Lichtstrahl umlenkt und gleichzeitig den derart abgelenkten Lichtstrahl dreht, wobei der Lichtstrahl eine hologra- ■ fische Aufzeichnung in der Lichtbahn zwecks ordnungsgemäßer !

Ausrichtung abtastet, und eine auf der optischen Achse gele-

gene Abfangvorrichtung, die am Tastbereich des Lichtstrahls j auf der optischen Achse liegende gleichgerichtete Lichstrahlen j zwecks Unterdrückung unrichtiger Lichtspitzen sperrt.

7. Verfahren zum Identifizieren und zum Verwechslungsschutz von Personen, bei dem eine holografische Aufzeichnung personeller Daten optisch längs einer optischen Achse mit umgewandelten, tatsächlich vorliegenden Eingabedaten verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vergleichs-Lichtbahn zwischen der Eingabe der tatsächlich vorhandenen Daten und den holografisch j ausgezeichneten Daten zwei optische Elemente eingesetzt und ge-

gensinnig verdreht werden und somit die Lichtbahn um einen vor-| gegebenen Winkel von der Achse abgelenkt und ein Zusammenfallen! der tatsächlich vorhandenen mit den holografisch aufgezeichnete Daten zwecks Bestimmung der Korrelation sichergestellt wird.

-24 109853/1306

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht
werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
hinter der Eingabe der tatsächlich vorhandenen Daten und vor j der holografischen Aufzeichnung und den Elementen ein punkt£ör-j miger Schild angeordnet wird und somit die mittleren Gleich- i

richt-Lichtstrahlen aus dem System abgefangen werden und eine | Korrelation der ausschlaggebenden Informationen in den Außen- ' bereichen der Licht-Datenbündel ermöglicht wird.

109853/1306