DE3688339T2

DE3688339T2 - Geraet zum ermitteln von daten unebener flaechen.

Info

Publication number: DE3688339T2
Application number: DE8686301434T
Authority: DE
Inventors: Shin Eguchi; Seigo Igaki; Hiroyuki Ikeda; Takefumi Inagaki; Hironori Yahagi; Fumio Yamagishi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-03-03
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2006-03-01
Also published as: KR860007608A; FI860862A0; US4728186A; FI860862A; EP0194783A2; CA1246179A; FI88752C; FI88752B; EP0194783A3; DE3688339D1; KR900006061B1; EP0194783B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Detektion unebener Oberflächen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein solches Gerät zum Detektieren von Fingerabdrücken und ähnlichem in einem Gerät zur Personenidentifizierung.
In der hochtechnischen Informationswelt von heute ist kürzlich ein starker Bedarf für bessere Sicherheitstechniken für Computersysteme entstanden. Im besonderen muß, um die Datenvertraulichkeit zu schützen, eine zuverlässige Identifizierung des verantwortlichen Personals solcher Systeme vorgenommen werden, und so sind genaue Überprüfungen beim Eingang in einen Computerraum sehr wichtig geworden. In der Vergangenheit sind Paßwörter und ID-Karten verwendet worden, und jetzt sind Personenidentifizierungssysteme, welche Fingerabdrücke verwenden, in zunehmender Anwendung.
In einem herkömmlichen Verfahren zum Eingeben von Daten unebener Oberflächen (z. B. Finderabdruck) wird ein Fingerabdruck unter Verwendung von Tinte auf Papier gedruckt und dann unter Verwendung eines Bildsensors abgetastet. In einem anderen Verfahren fällt ein Lichtstrahl auf eine Grenzschicht Glas/Luft unter einem kritischen oder größeren Winkel ein, und ein Muster der unebenen Oberfläche wird so sofort erhalten.
Im früheren Verfahren muß ein Finger jedesmal mit Tinte gefärbt werden, wenn die Fingerabdruckdaten eingegeben werden sollen, und ein ungleichmäßiges Auftragen oder Verschwimmen der Tinte macht die Eingabeoperation schwierig.
In einem vorgeschlagenen Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, welches ein Prisma verwendet, wird eine Fingeroberfläche (Muster einer unebenen Oberfläche mit Vorsprüngen (Auswölbungen) und Vertiefungen (Austiefungen)) gegen einen schrägen Seitenabschnitt des Prismas gedrückt, und Beleuchtungslicht fällt auf seinen schrägen Seitenabschnitt unter einem kritischen oder größeren Winkel ein. Das einfallende Licht wird von Vorsprüngen gestreut und in den Vertiefungen durch die Grenzschicht Glas/Luft total reflektiert, und fällt dann auf einen Detektor (z. B. ein bilderzeugendes Element), wodurch eine Detektion des Musters unebener Oberflächen ermöglicht wird.
Allerdings leckt Licht durch die unsaubere, schräge Oberfläche aufgrund verbleibender Fingerabdrücke oder Feuchtigkeit aus, und dieser Lichtaustritt strahlt auf den konkaven Abschnitt des Fingerabdruckes und wird gestreut. Daher wird der Signallichtpegel aus dem Konvexabschnitt herabgesetzt, wobei sich so der Kontrast des Musters unebener Oberflächen verschlechtert. Da ein Prisma verwendet wird, kann die Gesamtdicke des Gerätes nicht reduziert werden. Genauer gesagt, falls das Muster der unebenen Oberfläche der gesamten Handfläche detektiert werden soll, muß ein großes Prisma verwendet werden, was zu einem voluminösen Gerät führt. Zusätzlich kann das erhaltene Bild zu einer trapezförmigen Form aufgrund einer Differenz in der optischen Weglänge von der Oberfläche der Handfläche zum Detektor verzeichnet sein.
Die EP-A-0 045 916 offenbart ein Fingerabdruckdetektionsgerät gemäß dem Oberbegriff des angeschlossenen Anspruches 1. Der Kontaktabschnitt, auf welchen ein Finger gedrückt wird, ist aus elastischem Material, so daß das letztere ein Muster annimmt, welches den Vorsprüngen und Vertiefungen (Stegen und Mulden) des Fingerabdruckes entspricht. Einfallendes Licht wird vom Kontaktabschnitt reflektiert und von diesem Muster räumlich moduliert, und wird direkt detektiert, um ein Bild des Fingerabdruckes herzustellen.
Die US -A-4 003 656 offenbart ein Fingerabdruckdetektionsgerät, in welchem Licht, welches auf einen Steg des Fingerabdrucks einfällt, entlang eines anderen Weges reflektiert wird, als Licht, welches auf eine Mulde einfällt.
Diese Vorschläge des Standes der Technik haben den Nachteil, daß die räumliche Trennung des von den Vorsprüngen und Vertiefungen reflektierten Lichtes ungenügend ist, was es schwierig macht, ein scharfes Bild zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen vorgesehen, umfassend:
eine transparente Platte mit einer ersten Oberfläche, welche einen Kontaktabschnitt aufweist, gegen welchen eine unebene Oberfläche mit Vertiefungen und Vorsprüngen gedrückt werden soll, und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche; eine Lichtquelle zum Beleuchten der unebenen Oberfläche am Kontaktabschnitt durch die transparente Platte hindurch; und ein optisches Element zum Führen des Lichtes, welches von der unebenen Oberfläche gestreut wird, zum Lichtdetektor; dadurch gekennzeichnet, daß:
bei Verwendung der Kontaktabschnitt mit Licht unter einem Beleuchtungswinkel beleuchtet wird, welcher kleiner ist als ein kritischer Winkel, damit das auf den Kontaktabschnitt von der Lichtquelle einfallende Licht nicht total reflektiert wird, wodurch ein Teil des Lichtes, welcher an den Vorsprüngen der unebenen Oberfläche gestreut wird, eine innere Totalreflexion zumindest einmal an der zweiten Oberfläche der Platte durchmacht, damit er sich in eine Richtung gegen das optische Element fortpflanzt, wogegen auf Grund der Existenz einer Lücke zwischen den Vertiefungen und dem Kontaktabschnitt Licht, welches an den Vertiefungen gestreut wird, keine solche innere Totalreflexion durchmacht, wodurch die zwei Arten von gestreutem Licht räumlich getrennt sind, wobei das optische Element angeordnet ist, um nur an den Vorsprüngen gestreutes Licht zum Detektor zu führen.
Eine Entwicklung der vorliegenden Erfindung sieht ein Personennachprüfsystem vor, welches ein solches Gerät zusammen mit Datennachprüfmitteln, einem Datennachprüfwörterbuch und Lebendkörper-Bestimmungsmitteln anwendet.
Beispielhaft wird auf die bei geschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 eine Darstellung zum Erklären eines Prinzips der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht ist, die ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gemäß einem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Seitenansicht ist, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Seitenansicht ist, welche eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Darstellung ist zum Erklären des Einflusses einer lipidischen Restkomponente auf einer transparenten Basis;
Fig. 6 ein Graph ist, welcher die Abhängigkeit des Kontrastes von einem Beleuchtungswinkel zeigt;
Fig. 7 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Graph ist, welcher die Beziehung zwischen einer optischen Weglänge, einem Höhen/Breiten-Verhältnis eines erhaltenen Bildes und einer astigmatische Differenz zeigt;
Fig. 9 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung zeigt, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 10 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 11 eine Darstellung zum Erklären eines Verfahrens der Herstellung eines Hologramms in der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist;
Fig. 12 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 13 eine Darstellung zum Erklären eines Verfahrens zur Herstellung eines Hologramms in der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform ist;
Fig. 14 eine Darstellung ist zum Erklären des Einflusses einer lipidischen Restkomponente auf einer transparenten Basis;
Fig. 15 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 eine Darstellung zum Erklären der Operation der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform ist;
Fig. 18 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 19 eine Darstellung ist zum Erklären der Operation der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 20 eine Darstellung zum Erklären eines detektierten Siegelmusters ist;
Fig. 21 ein Graph ist, welcher eine spektrale Reflexionsvermögens von menschlicher Haut zeigt;
Fig. 22 ein Blockdiagramm ist, welches ein Gerät zur Personenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 eine Grundrißansicht eines optischen Biodetektionssystems für das in Fig. 22 gezeigte Gerät ist;
Fig. 24 ein Schaltungsdiagramm eines Biodetektionsmittels in Fig. 23 ist;
Fig. 25 eine Darstellung ist zum Erklären von Ursachen von Aberrationen in einem Hologramm;
Fig. 26 eine Darstellung ist zum Erklären eines Verfahrens zur Herstellung eines Hologramms und zum Rekonstruieren eines Bildes in einem Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 27 eine Darstellung ist zum Erklären von Ursachen von Aberrationen im Gerät zur Detektion unebener Oberflächen;
Fig. 28 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 29 eine Darstellung ist zum Erklären der Operation der in Fig. 28 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 30 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 31 eine Darstellung ist zum Erklären der Operation der in Fig. 30 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 32 eine Grundrißansicht ist, welche einen optischen Weg aus einem Eingabeabschnitt für Daten unebener Oberflächen zeigt;
Fig. 33 eine Darstellung ist zum Erklären eines Prinzips noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 34 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung der in Fig. 33 gezeigten Ausführungsform zeigt;
Fig. 35 eine Darstellung ist zum Erklären eines Prinzips noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 36 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 37 eine Darstellung ist, welche eine Ausführungsform zeigt, die gegenüber der Ausführungsform von Fig. 36 verbessert ist;
Fig. 38 eine Darstellung ist zum Erklären eines laseroptischen Weges eines Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, welches die vorliegende Erfindung verkörpert; und
Fig. 39 ein Blockdiagramm eines vorgeschlagenen Systems zur Personenidentifikation ist.
Ein Grundprinzip eines Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Ein menschlicher Finger 101 ist gegen eine transparente Basis 100 (z. B. Glas) gedrückt. In Fig. 1 sind Vorsprünge (Auswölbungen) 102 und Vertiefungen (Austiefungen) 103, welche einen Fingerabdruck des Fingers 101 ausmachen, hervorgehoben. Wie von der Zeichnung gesehen werden kann, steht die Auswölbung 102 in Kontakt mit der Glasoberfläche, während die Austiefung 103 von der Glasoberfläche so abgetrennt ist, daß eine Luftschicht zwischen der Austiefung 103 und der Glasoberfläche gebildet ist. Licht wird vertikal auf die transparente Basis 100 von ihrer unteren Oberflächenseite eingestrahlt, wie durch die Pfeile A angezeigt. Licht, welches in das Innere der Basis 100 eintritt, wird von den Vorsprüngen 102 diffus reflektiert und dadurch in alle Richtungen gestreut, da am konvexen Abschnitt keine Luftschicht gebildet ist. Gestreute Lichtstrahlen, welche die Bedingung zur Totalreflexion der Basis 100 erfüllen (das heißt, daß sie einen Winkel größer als ein kritischer Winkel besitzen), werden von der unteren Oberfläche der Basis 100 total reflektiert, wie durch die strichlierte Linie in Fig. 1 angezeigt, und werden dann von ihrer oberen Oberfläche total reflektiert (obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt), wobei sie auf diese Weise durch das Innere der Basis 100 weitergeleitet werden. Andererseits geht Licht durch die Basis 100 am konkaven Abschnitt 103 durch, da eine Luftschicht an diesem Abschnitt gebildet ist. Der Lichtstrahl, welcher durch die Basis 100 durch geht und eine Vertiefung 103 des Fingers 101 erreicht, wird von der Oberfläche der Vertiefung 103 diffus reflektiert, wobei er auf diese Weise in einen gestreuten Lichtstrahl umgewandelt wird. Wenn dieser gestreute Lichtstrahl in die Basis 100 von ihrer oberen Oberfläche eintritt, wird er aus der unteren Oberfläche der Basis 100 unter dem gleichen Winkel wie sein Eintrittswinkel extern emittiert, in Übereinstimmung mit dem Snell'schen Gesetz (wie durch die Langstrich-Kurzstrich-Linie angezeigt). Daher wird kein gestreutes Licht von den Vertiefungen 103 durch das Innere der Basis 100 weitergeleitet. Auf diese Weise wird nur das total reflektierte Licht, welches durch das Innere der Basis 100 weitergeleitet wird, detektiert, um ein Musterbild unebener Oberflächen zu erhalten.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, welche ein Grundprinzip des Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezugsziffer 1 bezeichnet eine transparente Platte. Die Platte 1 besitzt einen Abschnitt 1a zum Kontakt mit unebenen Oberflächen, gegen welchen eine unebene Oberfläche (z. B. ein Fingerabdruck) 5 gedrückt ist. Eine Lichtquelle 2 zum Beleuchten der unebenen Oberfläche 5 ist unter der Platte 1 angeordnet. Am anderen Ende des Abschnittes 1a ist ein optisches Element 3 zum externen Führen von in der Platte 1 total reflektiertem Licht angeordnet, und ihm zugewandt ist ein Detektor 4 zum Detektieren des Lichtes, welches vom optischen Element 3 geführt wird.
Es sollte bemerkt werden, daß die transparente Platte 1 nur eine Transparenz hinsichtlich des von der verwendeten Lichtquelle emittierten Lichtes aufzuweisen braucht.
Wenn eine unebene Oberfläche 5 gegen die transparente Platte 1 gedrückt und mit der Lichtquelle 2 beleuchtet wird, pflanzen sich Lichtkomponenten, welche von einem Vorsprung 9 reflektiert werden und jene, welche von einer Vertiefung 10 der unebenen Oberfläche 5 reflektiert werden, in jeweils verschiedene Richtungen fort. Genauer gesagt treten die Lichtkomponenten 16, die von der Vertiefung 10 gestreut werden, in die Platte 1 ein, werden gebrochen und dann außerhalb der Platte 1 abgegeben. Andererseits werden Lichtkomponenten 17, die vom Vorsprung 9 gestreut werden und einen Winkel aufweisen, der größer ist als ein kritischer Winkel, jeweils an den Grenzflächen transparente Platte/Luft reflektiert und pflanzen sich durch das Innere der Platte 1 fort (beachte, daß andere Lichtkomponenten 17 mit einem Winkel kleiner als der kritische Winkel außerhalb der Platte I abgegeben werden). Die Konvexdaten und die Konkavdaten werden unterschieden, in Abhängigkeit davon, ob die Luftschicht zwischen der Platte und dem Finger gebildet ist oder nicht. Da alle Lichtkomponenten 16, die von der Vertiefung 10 gestreut werden, außerhalb der Platte 1 abgegeben werden, entsprechen die Lichtkomponenten 17, die sich durch das Innere der Platte 1 fortpflanzen, Daten vom Vorsprung 9 und brauchen nur detektiert zu werden, um Musterdaten von unebenen Oberflächen mit einem guten Kontrast zu erhalten.
Wenn sich die Lichtkomponenten 17 durch das Innere der Platte 1 fortpflanzen und eine Position erreichen, die dem optischen Element 3 entspricht, treten die Lichtkomponenten 17, da die Bedingung zur Totalreflexion nicht länger erfüllt sein kann, in das optische Element 3 durch eine Grenzfläche zwischen der Platte 1 und dem Element 3 ein und werden von da extern geführt. Die Musterdaten aus den Lichtkomponenten 17 des Vorsprungs 9 werden dann vom externen Detektor 4 detektiert.
Eine Verwendung des Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gemäß dieser Erfindung wird nun beschrieben. Die Fig. 3 und 4 sind Seitenansichten von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine transparente Platte 1 kann entweder aus Glas oder aus Kunststoff gemacht sein. Um das total reflektierte Licht durch das Innere der Platte 1 zu führen, ist extern ein Hologramm oder ein Prisma bevorzugt, welches die Bedingung zur totalen Reflexion nicht erfüllt.
In Fig. 3 wird ein Hologramm 3 als ein optisches Element verwendet. Genauer gesagt ist das Hologramm 31 auf einen Kontaktabschnitt Ia für unebene Oberflächen einer transparenten Platte 1 an einer Position montiert, an welcher es die Druckoperation einer unebenen Oberfläche 5 (z. B. ein Finger) darauf nicht stört. Mit dieser Anordnung tritt total reflektiertes Licht, welches sich durch das Innere der Platte 1 fortpflanzt, in das Hologramm 31 ein, wird dadurch gebeugt und nach außen abgegeben und wird dann von einem Detektor 4 detektiert.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, in der ein Prisma 35 statt des Hologramms 31 vorgesehen ist. Die Bedingung zur totalen Reflexion der Lichtkomponenten 17 wird von einer Grenzfläche zwischen dem Prisma 35 und Luft gestört. Dann werden die Lichtkomponenten 17 in das Prisma 35 gebeugt und extern abgegeben. In dieser Ausführungsform sind jedoch die optischen Weglängen der Lichtkomponenten, die sich durch das Prisma 35 fortpflanzen, verschieben, und eine trapezförmige Verzeichung kann auftreten. Falls ein Hologramm verwendet wird, kann eine trapezförmige Verzeichung nicht auftreten, da alle optischen Weglängen die gleichen sind. Beachte, daß, falls ein Hologramm mit einer Linsenfunktion verwendet wird, ein erhaltenes Bild direkt auf einem Sensor (z. B. ein CCD) gebildet werden kann.
Gemäß der vorliegenden, wie oben beschriebenen Erfindung werden alle von einer Vertiefung gestreuten Lichtkomponenten außerhalb der transparenten Platte abgegeben, und nur jene, die vom Vorsprung gestreut werden, pflanzen sich durch das Innere der transparenten Platte fort. Daher können nur die Vorsprungsdaten extrahiert werden, und als ein Ergebnis können Musterdaten von unebenen Oberflächen mit einem guten Kontrast erhalten werden. Im Besonderen kann, da das optische System nur eine transparente Platte zu umfassen braucht, sogar wenn eine große unebene Oberfläche detektiert werden soll, eine Zunahme in der Größe des Detektionsgerätes abgewendet werden.
Im oben erwähnten Gerät, wenn eine lipidische oder wäßrige Restkomponente 26 (Fett oder Feuchtigkeit) von einem Restfingerabdruck auf der Oberfläche der Platte 1 angebracht und mit einem Finger 7 in Kontakt steht, wie in Fig. 5 gezeigt, wird sie mit gestreutem Licht von einer Vertiefung des Fingers 7 beleuchtet und wirkt als eine sekundäre Lichtquelle. Das von der Komponente 26 gestreute Licht pflanzt sich dann durch die Platte 1 als Lichtrauschen 27 fort, wobei so ein S/N-Verhältnis verschlechtert wird.
Aus diesem Grund umfaßt gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in Fig. 7 gezeigt ist, ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen eine transparente Platte 1, gegen welche eine unebene Oberfläche 5, die detektiert werden soll, gedrückt wird, eine Lichtquelle 2 zum Beleuchten der unebenen Oberfläche 5, ein optisches Element 3 zum externen Führen von Licht, welches durch die Platte 1 hindurch total reflektiert wird, durch Stören der Bedingung zur totalen Reflexion, und ein bilderzeugendes Gerät (Detektor) 4 zum Detektieren des extern geführten Lichtes. In diesem Gerät wird unter der Annahme, daß, wenn eine Richtung von der Oberfläche 5 gegen das optische Element 3 durch "-" angegeben ist und eine Richtung dazu entgegengesetzt als "+" angegeben ist, eine Lichtrichtung zur Beleuchtung der unebenen Oberfläche 5 so gesetzt, daß sie innerhalb des Bereiches +33º bis -38º fällt.
Da ein Lichtbeleuchtungswinkel hinsichtlich der Oberfläche 5 in den Bereich +33º bis -38º fällt, kann eine Lichtmenge, welche von einer Vertiefung der Oberfläche 5 reflektiert wird und sich gegen das optische Element 3 fortpflanzt, reduziert werden, wie unten erklärt, und ein Einfluß auf Grund eines Restfingerabdruckes kann beseitigt werden, wodurch eine Verschlechterung im S/N-Verhältnis abgewendet wird.
Fig. 7 zeigt das Gerät gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Gerät dieser Ausführungsform umfaßt die transparente Platte 1, die Lichtquelle 2, das optische Element 3 (z. B. ein Hologramm) und das bilderzeugende Gerät 4, wie in der in Fig. 3 oder 4 gezeigten Ausführungsform. Das Hauptmerkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß ein Lichtbeleuchtungswinkel von Licht, welches von der Lichtquelle 2 emittiert wird, hinsichtlich der unebenen Oberfläche 5 durch die Platte 1 gesetzt wird, um innerhalb +33º bis -38º zu fallen (beschränkt), falls eine Richtung zur Rechten der Oberfläche 5 (das ist eine Richtung zum optischen Element) mit "-" angegeben ist und eine dazu entgegengesetzte Richtung als "+" angegeben ist.
Fig. 6 ist ein Graph, welcher die experimentell erhaltenen Ergebnisse der Abhängigkeit des Kontrastes vom Beleuchtungswinkel zeigt. Bezugnehmend auf Fig. 6 ist der Beleuchtungswinkel (des Lichtes, welches die unebene Oberfläche aus dem Inneren der transparenten Platte beleuchtet) entlang der Abszisse aufgetragen, und der Kontrast der erhaltenen Bilddaten ist entlang der Ordinate aufgetragen. Zusätzlich gibt eine Kurve A einen Fall an, in dem ein Fingerabdruck detektiert wird, wenn die transparente Platte sauber ist, und eine Kurve B gibt einen Fall an, in dem ein Fingerabdruck detektiert wird, wenn ein Restfingerabdruck auf der transparenten Platte verblieben ist. Wie aus Fig. 6 gesehen werden kann, ist, wenn der Restfingerabdruck zurückbleibt, die Beleuchtungswinkelabhängigkeit des Kontrast verstärkt. Um in diesem Fall einen Kontrast von 3 oder mehr zu erzielen, muß der Bereich des Beleuchtungswinkels innerhalb +33º bis -38º fallen.
In dieser Ausführungsform kann ein guter Kontrast erzielt werden, sogar falls eine lipidische oder wäßrige Komponente auf die transparente Platte aufgebracht wird. Beachte, daß im Gerät von Fig. 3 oder 4, falls der Einfluß eines Restfingerabdrucks vorhanden ist, eine Last einem Nachprüfungsalgorithmus angebracht werden kann und eine Nachprüfungsgeschwindigkeit verschlechtert werden kann. Solche Probleme werden jedoch in der oben erwähnten Ausführungsform vermieden.
Gemäß dem Gerät dieser wie oben beschriebenen Ausführungsform kann, sogar falls eine lipidische oder wäßrige Komponente, welche von einem Restfingerabdruck verursacht wird, auf die transparente Platte aufgebracht wird, ein Bild mit einem hohen Kontrast erhalten werden, wobei auf diese Weise große Vorteile vorgesehen werden.
Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen eine transparente Platte 1, eine Lichtquelle 2, ein Hologramm 31 und einen Detektor 4. In diesem Gerät werden Lichtkomponenten, die von einem unebenen Objekt (Finger) 7, das gegen die Platte 1 gedrückt ist, gestreut werden, direkt in das Hologramm 31 geführt, und nur Vorsprungsdaten, welche Lichtkomponenten 116 von einem Vorsprung 9 des Objektes 7 entsprechen, welche die Bragg'sche Bedingung des Hologramms erfüllen, werden in den Detektor 4 geführt. Lichtkomponenten aus einer Vertiefung 10 des Objektes 7 und andere Lichtkomponenten vom Vorsprung 9, welche die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllen, werden nicht zum Detektor 4 geführt, wobei auf diese Weise Daten von unebenen Oberflächen nur aus den Vorsprungsdaten erhalten werden.
Wenn eine Distanz zwischen dem Hologramm und einem zu detektierenden Objekt in einem Hologrammrekonstruktionsmodus (das heißt in einem Detektionsmodus) verkürzt wird, können die Aberration, die einer Differenz zwischen der Bildungswellenfront und der Rekonstruktionswellenfront des Hologramms zuzuschreiben ist, und eine Differenz in einem Höhen/Breiten-Verhältnis eines Bildes, beseitigt werden.
Das Gerät von Fig. 9 umfaßt eine transparente Platte 1, eine Lichtquelle 2, ein Hologramm 31 und einen Detektor 4, wie in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. In der Anordnung von Fig. 9 werden jedoch, anders als die Ausführungsformen der Erfindung, im Licht, welches von einem Vorsprung 9 eines Objektes (z. B. Finger) 7 reflektiert wird, Lichtkomponenten 16, welche die Bragg'sche Bedingung erfüllen, direkt in das Hologramm 31 geführt und vom Detektor 4 detektiert.
Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen einer optischen Weglänge, einem Höhen/Breiten-Verhältnis des erhaltenen Bildes und einer astigmatischen Differenz. Bezugnehmend auf Fig. 8 ist die optische Weglänge entlang der Abszisse aufgetragen, das Höhen/Breiten-Verhältnis ist entlang der linken Ordinate aufgetragen, und die astigmatische Differenz ist entlang der rechten Ordinate aufgetragen. Zusätzlich gibt die Kurve A das Höhen/Breiten-Verhältnis an, und eine Kurve B gibt die astigmatische Differenz an.
Beachte, daß das Höhen/Breiten-Verhältnis ein Verhältnis von Höhe und Breite von longitudinalen und lateralen Brennpunkten eines bilderzeugenden Strahls ist, wenn von einem bestimmten Punkt gesehen wird. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der Strahl, so wie sich das Verhältnis an 1,0 annähert, besser fokusiert. Die astigmatische Differenz ist eine Distanz zwischen Abschnitten maximaler Verzeichung eines Strahls sowohl in longitudinaler, als auch in lateraler Richtung. So wie die astigmatische Differenz kleiner wird, kann die Aberration eliminiert und der Strahl besser fokusiert werden.
Wie aus Fig. 8 gesehen werden kann, wird die astigmatische Differenz kleiner, wie die optische Weglänge verkürzt wird. Strichlierte Linien in Fig. 8 stellen den erlaubbaren Bereich eines Höhen/Breiten-Verhältnisfehlers dar. Wenn der erlaubbare Bereich 5% ist, wird die optische Weglänge vorzugsweise auf 27 mm oder weniger gesetzt.
Mit der Anordnung, welche diese in Fig. 9 gezeigte Bedingung erfüllt, werden Lichtkomponenten 116, welche vom Vorsprung 9 des Objektes 7 reflektiert werden und die Bragg'sche Bedingung erfüllen, vom Hologramm 31 gebeugt und erreichen den Detektor 4, wie durch a angegeben. Jedoch können beinahe alle der Lichtkomponenten 116 von der Vertiefung 10 die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllen und werden in eine Luftschicht auf der Basis des Snell'schen Gesetzes abgegeben, wie durch b angezeigt. Obwohl die Komponenten 116 teilweise gebeugt werden, wie durch c angezeigt ist, pflanzen sie sich, da sie schwach sind und die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllen, in eine verschiedene Richtung fort. Daher wird im wesentlichen nur das Datenlicht des Vorsprungs detektiert, und ein Fingerabdruckbild wird erhalten.
Nun wird die Erklärung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wieder aufgenommen, wobei mit einer verbesserten Version der Ausführungsform von Fig. 3 begonnen wird.
In der Ausführungsform von Fig. 3 kann, da das Hologramm 31 zum Herausholen der Bilddaten (gestreutes Licht) aus der transparenten Platte verwendet wird, falls eine Lichtquelle mit einem breiten Wellenlängenband verwendet wird, das erhaltene Bild unscharf sein. Daher sollte zum Beispiel ein Lasergerät, dessen Wellenlängenbereich nicht breit ist, bevorzugt verwendet werden, wodurch sich die Gesamtkosten erhöhen.
Aus diesem Grund umfaßt gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 10 gezeigt, ein plattenförmiger Fingerabdrucksensor eine transparente Platte, eine Lichtquelle, ein Hologramm zum Abnehmen von Bildern und einen Detektor, und detektiert einen Fingerabdruck gemäß dem Totalreflexionsfilterverfahren. In diesem Gerät wird eine LED 11 für die Lichtquelle verwendet, und ein Lippmann-Hologramm wird zum Führen des Lichtes aus der Lichtquelle zu einem Fingerkontaktabschnitt verwendet.
Da das Lippmann-Hologramm zwischen der Lichtquelle und dem Objekt (z. B. die Fingeroberfläche) verwendet wird, sogar falls die Lichtquelle eine LED ist, welche einen Wellenlängenbereich emittiert, kann eine gewisse Wellenlänge durch die Wellenlängenselektivität eines Lippmann-Hologramms ausgewählt werden, und ein scharfes Bild kann erhalten werden.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 10 benennt die Bezugsziffer 1 eine transparente Platte; 11 eine Lichtquelle; 31 ein Hologramm zum Abnehmen von Bildern; 4 einen Detektor; 14 ein Lippmann-Hologramm und 7 einen Finger.
Wie in Fig. 10 gezeigt, wird in dieser Ausführungsform das Lippmann-Hologramm 14 an einer Endseite der transparenten Platte 1 gebildet, nahe eines Abschnitts, gegen welchen der zu detektierende Finger 7 gedrückt ist, und die LED 11 ist an der Seite der gegenüberliegenden Endseite davon angeordnet, so daß Licht von da aus einfällt. Das Hologramm 31 zum Abnehmen von Bildern und der Detektor 4 sind auf die gleiche Weise wie in den obigen Ausführungsformen angeordnet. Beachte, daß die Lichtkomponenten 216, welche vom Lippmann-Hologramm 14 gebeugt sind, vorzugsweise auf einer Luft-Grenzfläche 1a der Platte 1 unter einem Winkel einfallen, welcher kleiner ist als der kritische Winkel, damit sie nicht total reflektiert werden. Das Lippmann-Hologramm 14 kann wie in Fig. 11 gezeigt so gebildet sein, daß eine hologrammfotographische Platte 117 mit einer Referenzwelle 118 auf der Vorderseite bestrahlt wird und mit einer Objektwelle 119 auf ihrer Rückseite. Wenn eine Rekonstruktionswelle aus der Richtung der Referenzwelle 118 eingestrahlt wird, wird eine Reflexionswelle 200 in eine Richtung emittiert, welche die Beziehung λ = 2PsinΦ (worin λ eine Wellenlänge ist, P ein Abstand von Referenzstreifen und Φ ein Winkel des einfallenden Lichtes mit Bezug auf die Streifen) erfüllt.
Mit dieser Anordnung wird Licht aus der LED 11, welche ein breites Wellenlängenband besitzt, gefiltert, um eine bestimmte Wellenlänge durch die Wellenlängenselektivität des Lippmann- Hologramms 14 zu haben, und wird dann vom Detektor 4 detektiert, wobei auf diese Weise ein scharfes Fingerabdruckbild erhalten wird. Beachte, daß die Operation dieser Ausführungsform die gleiche ist wie die obigen Ausführungsformen, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Fig. 12 zeigt noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bezugsziffern in Fig. 12 benennen die gleichen Teile wie in Fig. 10.
In dieser Ausführungsform ist eine Endseite einer transparenten Platte 1 nahe einem Fingerkontaktteil schräg geschnitten, und ein Lippmann-Hologramm 14 ist auf der Oberfläche gegenüber dem Fingerkontaktabschnitt gebildet. Zusätzlich ist eine LED 11 so angeordnet, daß ihr Licht auf die schräg geschnittene Endseite auftrifft. Ein Hologramm 31 zum Abnehmen von Bildern und ein Detektor 4 sind wie in den obigen Ausführungsformen angeordnet. Das Lippmann-Hologramm 14, welches in dieser Ausführungsform verwendet wird, kann so hergestellt werden, wie in den Fig. 13(a) und 13(b) gezeigt, daß eine fotografische Platte 117 mit einer Referenzwelle 118 auf der vorderen Oberfläche und mit einer Objektwelle 119 auf ihrer hinteren Oberfläche bestrahlt wird. In diesem Fall braucht die Objektwelle 119, welche von der hinteren Oberfläche einfällt, nicht streng ein paralleler Strahl sein, sondern kann einen divergierenden Winkel besitzen, welcher einen kritischen Winkel der Platte 1 im Rekonstruktionsmodus nicht überschreitet, damit nicht Streulicht hinsichtlich des Lesehologramms 31 emittiert wird.
Die Operation und die Wirkung dieser Ausführungsform sind die gleichen, wie in der Ausführungsform von Fig. 10.
Gemäß der oben beschriebenen, vorliegenden Erfindung kann eine preiswerte LED für die Lichtquelle verwendet werden, und die Gesamtkosten des Fingerabdrucksensors können verringert werden, wobei so praktische Vorteile vorgesehen werden.
In dem in den Fig. 3 oder 4 gezeigten Gerät wird, wenn eine lipidische oder wäßrige Komponente 26 von einem Finger auf die transparente Platte 1 aufgebracht wird, wie in Fig. 14 gezeigt, optisches Rauschen 29 dadurch erhöht, und das Signallicht 17 wird reduziert, wodurch sich das S/N-Verhältnis verschlechtert.
Aus diesem Grund umfaßt gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 15 gezeigt, ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen eine transparente Platte 1, gegen welche eine unebene Oberfläche 5 eines Objektes 7, welches detektiert werden soll, gedrückt ist, eine Lichtquelle 2 zum Beleuchten der unebenen Oberfläche 5, ein optisches Element 3 zum externen Führen von Licht, welches durch das Innere der Platte 1 total reflektiert wird, und einen Detektor 4 zum Detektieren des extern geführten Lichtes. In diesem Gerät sind Staubabdeckungen 44 und 45 über Luftschichten über einer oder beiden der oberen und unteren Oberfläche der Platte 1 angeordnet.
Da die Staubabdeckungen 44 und 45 über der transparenten Platte durch die Luftschicht vorgesehen sind, kann eine lipidische oder wäßrige Komponente nicht auf die transparente Platte aufgebracht werden, wodurch so verhindert wird, daß das S/N-Verhältnis beeinträchtigt wird.
Fig. 15 zeigt eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Gerät dieser Ausführungsform umfaßt die transparente Platte 1, die Lichtquelle 2, das optische Element 3 (z. B. ein Hologramm) und den Detektor 4, wie in der in Fig. 3 oder 4 gezeigten Ausführungsform. Das Hauptmerkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß Staubabdeckungen 44 und 45 über Luftschichten über einer oder beiden der oberen und unteren Oberfläche der transparenten Platte 1 (in Fig. 15 sind sie über zwei Oberflächen angeordnet) angeordnet sind. Die Staubabdeckungen 44 und 45 müssen an Abschnitten eingeschnitten sein, welche der oberen und unteren Oberfläche des Kontaktabschnitts für unebene Oberflächen und dem optischen Element 3 entsprechen.
Mit der obigen Anordnung kann ein Aufbringen einer lipidischen oder wäßrigen Komponente auf dem größeren Teil der transparenten Platte 1 durch die Staubabdeckungen 44 und 45 verhindert werden. Daher kann eine Verschlechterung im S/N-Verhältnis auf Grund von Aufbringen einer lipidischen oder wäßrigen Komponente verhindert werden. Da die Luftschichten sandwichartig zwischen den Staubabdeckungen 44 und 45 und der transparenten Platte 1 angeordnet sind, werden die Staubabdeckungen 44 und 45 die Bedingung für die Totalreflexion des Lichtes, welches sich durch das Innere der transparenten Platte 1 fortpflanzt, nicht nachteilig beeinflussen.
Gemäß der vorliegenden, wie oben beschriebenen Erfindung kann eine Verschlechterung im S/N-Verhältnis des Gerätes durch eine sehr einfache Anordnung reduziert oder verhindert werden und ist wirksam für praktische Verwendung.
In den obigen Ausführungsformen, wenn ein zu detektierendes Objekt ein geprägtes Muster oder ein Siegel ist, statt eines menschlichen Fingers, wird, da das geprägte Muster oder Siegel im allgemeinen nicht biegsam ist, nur ein Teil eines Vorsprungs davon in engem Kontakt mit der transparenten Platte sein, wenn es darauf gedrückt wird. Auf diese Weise wird eine Luftschicht zwischen dem anderen Abschnitt des Vorsprungs und der transparenten Platte gelegt, und ein Bild davon wird verschwommen.
Die Fig. 16 und 17 zeigen noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welchen Fig. 16 eine Darstellung ist, welche eine Anordnung eines Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen zeigt, und Fig. 17 eine Darstellung zum Erklären seiner Operation ist. Die gleichen Bezugsziffern in den Fig. 16 und 17 benennen die gleichen Teile.
Das obige Problem kann durch ein Gerät dieser Ausführungsform zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gelöst werden, welches Gerät umfaßt: eine transparente Platte 1, welche einen elastischen Film 23 besitzt, welcher zwischen ihr und einem Objekt 40 gelegt ist, zum Übertragen von Licht, welches von einem Vorsprung des Objektes 40 reflektiert wird, das darauf durch den elastischen Film 23 gedrückt ist; ein optisches Element 31 zum externen Führen von Licht, welches vom Vorsprung des Objektes 40 reflektiert wird und sich durch die Platte 1 fortpflanzt; eine Lichtquelle 2 zum Beleuchten des Objektes 40 durch die Platte 1; und ein bilderzeugendes Element (Detektor) 4 zum Umwandeln eines optischen Bildes, welches außerhalb der Platte 1 durch das optische Element 31 geführt wird, in ein elektrisches Signal.
Wenn der elastische Film 23 zwischen das Objekt 40 (z. B. ein geprägtes Muster oder ein Siegel) und die transparente Platte 1 in Fig. 16 gelegt ist, wird eine Luftschicht, welche zwischen den Vorsprung des Objektes 40 und die transparente Platte 1 geschaltet ist, vom elastischen Film 23 gefüllt, wie in Fig. 17 gezeigt. Als ein Ergebnis kann ein optisches Bild eines starren Musters in gutem Kontrast erhalten und direkt in ein elektrisches Signal mit hoher Präzision umgewandelt werden, genauso wie in den Fingerabdrucksensoren in der obigen Ausführungsform, und kann sofort mit einem vorregistrierten Inhalt nachgeprüft werden.
Ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 18 und 19 beschrieben, in welchen Fig. 18 eine Darstellung ist, die eine Anordnung des Gerätes dieser Ausführungsform zeigt, und Fig. 19 eine Darstellung zum Erklären seiner Operation.
Bezugnehmend auf Fig. 16 umfaßt das Gerät dieser Ausführungsform die transparente Platte 1 mit einem optischen Element (z. B. ein Hologrammbeugungsgitter) 31; den elastischen Film 23 aus sehr dünnem Gummi und zwischen einem Objekt (z. B. einem starren geprägten Muster oder einem Siegel) 40 und die transparente Platte 1 gelegt; die Lichtquelle 2 zum Beleuchten des Objektes 40 durch die Platte 1; und ein bilderzeugendes Element 4 zum Umwandeln eines optischen Bildes, welches extern vom Element 31 geführt wird, in ein elektrisches Signal. Eine Luftschicht 24 ist zwischen dem elastischen Film 23 und der transparenten Platte 1 angeordnet.
Bezugnehmend auf Fig. 17, wenn ein Objekt 40 mit einer unebenen Oberfläche gegen die transparente Platte 1 unter einem geeigneten Druck gedrückt wird, wird der elastische Film 23, welcher von einem Vorsprung 41 des Objektes 40 zusammengedrückt wird, in engen Kontakt mit der Platte 1 gebracht. Eine kleine Luftschicht ist jedoch zwischen einer Vertiefung 42 des Objektes 40 und der Platte 1 vorhanden. Licht, welches von der Lichtquelle 2 emittiert wird und die Vertiefung 42 erreicht, wird vom Film 23 unterhalb der Vertiefung 42 gestreut und tritt danach in die Platte 1 ein und wird in eine tiefere Luftschicht gemäß dem Snell'schen Gesetz abgegeben.
Licht, welches auf die Oberfläche des Films 23, welcher im Kontakt steht mit dem Vorsprung 41, einfällt, wird an der Kontaktgrenzfläche gestreut. Obwohl ein Teil des gestreuten Lichtes von der unteren Oberfläche der Platte 1 in die Luftschicht abgegeben wird, wird ihr verbleibender Teil, welcher in eine Grenzschicht zwischen der Luftschicht und der unteren Oberfläche der Platte 1 unter einem Winkel eintritt, der größer ist als der kritische Winkel, total reflektiert, pflanzt sich durch das Innere der Platte 1 fort und wird dann extern vom Hologrammbeugungsgitter 31 geführt. Ein optisches Bild, welches extern vom Gitter 31 geführt und nur vom Licht aus den Auswölbungen 41 gebildet wird, wird vom bilderzeugenden Element 4 erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das vom Gerät ausgegeben werden soll.
Bezugnehmend auf Fig. 18 umfaßt das Gerät eine transparente Platte 1 mit einem optischen Element (z. B. ein Hologrammbeugungsgitter) 31; einen sehr dünnen elastischen Film 23, der zwischen ein (starres) Objekt 40 (z. B. ein geprägtes Muster oder ein Siegel) und die Platte 1 gelegt ist; eine Lichtquelle 2 zum Beleuchten des Objektes 40 durch die Platte 1; und ein bilderzeugendes Element 4 zum Umwandeln eines optischen Bildes, welches vom optischen Element (Hologramm) 31 geführt wird, in ein elektrisches Signal. Der elastische Film 23 ist durch ein Harz (z. B. Silikonharz) mit einem Brechungsindex gebildet, welcher annähernd gleich jenem der Platte 1 ist, und steht in engem Kontakt mit der Platte i.
Bezugnehmend auf Fig. 19, wenn das Objekt 40 mit einer unebenen Oberfläche gegen die Platte 1 unter einem geeigneten Druck gedrückt wird, wird ein Vorsprung 41 des Objektes 40 in den elastischen Film 23 gedrückt, wobei eine kleine Luftschicht zwischen einer Vertiefung 42 des Objektes 40 und dem Film 23 verbleibt. Licht von der Lichtquelle 2, welches die Vertiefung 42 durch die Platte 1 und den Film 23 erreicht, wird von der Vertiefung 42 gestreut und nach dem Wiedereintreten in die Platte 1 in eine Luftschicht unterhalb der Platte 1 gemäß dem Snell'schen Gesetz abgegeben.
Andererseits wird Licht, welches den Vorsprung 41 erreicht, an der Kontaktgrenzschicht gestreut. Obwohl ein Teil des Lichtes in die Luftschicht unterhalb der Platte 1 abgegeben wird, wird sein verbleibender Teil, welcher in eine Grenzschicht zwischen der unteren Oberfläche der Platte 1 und der Luftschicht unter einem Winkel eintritt, der größer ist als der kritische Winkel, dadurch total reflektiert, pflanzt sich durch das Innere der Platte 1 fort und wird dann vom Gitter 31 extern geführt. Ein optisches Bild, welches vom Gitter 31 extern geführt und nur durch das Licht von den Auswölbungen 41 gebildet wird, vom bilderzeugenden Element 4 erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das vom Gerät abgegeben werden soll.
Fig. 20 zeigt ein Siegelmuster, welches vom Gerät der vorliegenden Erfindung detektiert wird.
Wenn eine unebene Oberfläche eines Siegels vom Gerät der in den Fig. 3 bis 15 gezeigten Ausführungsformen detektiert wird, ist beinahe das ganze Muster verschwommen, wie in Mol-%20(a) gezeigt, und kann für eine Personennachprüfung nicht verwendet werden. Im Gegensatz dazu ist ein Siegelmuster, welches vom Gerät dieser Ausführungsform detektiert wird, sehr scharf, wie in Fig. 20(b) gezeigt, und kann zuverlässig für Personennachprüfung verwendet werden.
Genauer gesagt, da ein elastischer Film zwischen das starre Objekt (z. B. das geprägte Muster oder Siegel) und die transparente Platte gelegt ist, kann eine Luftschicht, welche zwischen einem Vorsprung des Objektes und der transparenten Platte anwesend ist, mit dem elastischen Film gefüllt sein. Als ein Ergebnis kann ein optisches Bild eines starren Musters mit einem guten Kontrast erhalten und in ein elektrisches Signal hoher Präzision umgewandelt werden, genauso wie in den Fingerabdrucksensoren in den Fig. 3 bis 15, und kann sofort mit einem vorregistrierten Inhalt nachgeprüft werden.
Gemäß der vorliegenden, wie oben beschriebenen Erfindung kann ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, welches zuverlässig ein starres Objekt detektieren kann und einen breiten Anwendungsbereich besitzt, vorgesehen werden.
Fig. 39 ist ein Blockdiagramm, welches ein vorgeschlagenes Gerät zur Personenidentifizierung zeigt.
In dem vorgeschlagenen Gerät zur Personenidentifizierung wird unter Verwendung eines Fingerabdruckes als Personendaten ein Fingerabdrucksensor als ein Eingabemittel für Personendaten verwendet, wie in Fig. 39 gezeigt, und das Gerät umfaßt einen Fingerabdrucksensor 61 und ein Datenidentifizierungswörterbuch (Lexikon) 62. Fingerabdruckdaten werden im voraus im Lexikon 62 (z. B. eine Karte) über den Sensor 61 registriert.
Wenn ein Fingerabdruck über den Sensor 61 für Personenidentifizierung eingegeben wird, wird der eingegebene Fingerabdruck mit dem im Lexikon 62 registrierten Fingerabdruck durch Identifizierungsmittel 63 verglichen. In einem solchen Gerät könnte einer der Fingerabdrucksensoren in den obigen Ausführungsformen als die Persondateneingangsmittel verwendet werden.
Sogar falls ein Objekt kein lebender Körper ist, falls ein Bild entsprechend einem Fingerabdruck erhalten werden kann, gibt der Fingerabdrucksensor der obigen Ausführungsformen das elektrische Signal in das Gerät ein. In der Zwischenzeit, falls ein eingegebener Fingerabdruck mit dem im Lexikon 62 registrierten Fingerabdruck übereinstimmt, bestimmt das herkömmliche Personenidentifizierungsgerät, daß eine Person, welche gerade den Fingerabdruck eingibt, mit der registrierten Person identisch ist.
Falls jedoch ein Objekt, welches die gleichen Daten wie ein registrierter Fingerabdruck produzieren kann (z. B. ein Abdruck des registrierten Fingerabdrucks aus Gips oder Weichgummi), erzeugt wird und der Fingerabdruck des Abdruckes eingegeben wird, kann das Personenidentifizierungssystem umgangen werden.
Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich auf ein Personenidentifizierungssystem und insbesondere auf ein Personenidentifizierungssystem, welches Bio-Detektionsmittel und ein Identifizierungsverfahren dafür umfaßt.
Es sind verschiedene Techniken entwickelt worden, um Datenverarbeitungssysteme vertraulich zu halten, zusammen mit dem Fortschritt des hochtechnologischen Informationsgeschäfts. Zum Beispiel wird nun anstelle einer herkömmlichen ID-Karte, welche häufig verlegt oder gestohlen werden kann, ein Personenidentifizierungssystem zum Überprüfen von Personal, welches einen Computerraum betritt, verbreitet verwendet.
Eine Personenidentifizierung, welche einen Fingerabdruck verwendet, ist jedoch nicht immer perfekt. Falls zum Beispiel ein Abdruck eines registrierten Fingerabdruckes hergestellt wird, kann das System umgangen werden, wie oben beschrieben. Aus diesem Grund ist ein großer Bedarf für ein Personenidentifizierungssystem entstanden, welches bestätigen kann, daß ein detektiertes Objekt ein lebender Körper ist.
Fig. 22 ist ein Blockdiagramm eines Personenidentifizierungsgerätes gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Um das obige Problem zu lösen, umfaßt ein Personenidentifizierungsgerät der vorliegenden Erfindung, wie in Mol-%22 gezeigt, biodetektierende Mittel 400, welche aus fotodetektierenden Mitteln 241 zum Detektieren von Licht in einem Bereich von sichtbarem Licht mit einer kurzen Wellenlänge von 440 bis 580 nm besteht, fotodetektierende Mittel 242 zum Detektieren von Licht in einem Lichtbereich mit einer Wellenlänge länger als 630 nm, Referenzspannungserzeugungsmittel 243 zum Erzeugen einer Referenzspannung, ansprechend auf die Ausgangsspannung aus den fotodetektierenden Mitteln 242, und vergleichende Mittel 244 zum Vergleichen der Referenzspannung mit der Ausgangsspannung aus den fotodetektierenden Mitteln 241. Nachdem die biodetektierenden Mittel 400 bestätigen, daß ein zu detektierendes Objekt ein lebender Körper ist, werden Personendaten (z. B. Fingerabdruck), welche über Personendateneingabemittel 61 eingegeben werden und Personendaten, welche in einem Datenidentifizierungslexikon 62 vorgespeichert sind, von Datenidentifizierungsmitteln 63 nachgeprüft.
Wie im Graph des spektralen Reflexionsvermögens von Mol-%21 gezeigt, besitzt menschliche Haut eine solche Abhängigkeit der Depressionskraft, daß ihr Reflexionsvermögen abhängig von einer Depressionskraft in einem Bereich des sichtbaren Lichtes von 580 nm oder weniger variiert.
Bezugnehmend auf Fig. 22 ändert sich die Ausgangsspannung aus den fotodetektierenden Mitteln 241 bevor und nachdem ein Druck auf ein Objekt ausgeübt wird. Genauer gesagt wird die Referenzspannung von den Referenzspannungserzeugungsmitteln 243 ansprechend auf die Ausgangsspannung aus den fotodetektierenden Mitteln 242 erzeugt, und eine Änderung in der Ausgangsspannung aus den fotodetektierenden Mitteln 241 wird vor und nach der Ausübung des Drucks detektiert, basierend auf der Referenzspannung. Auf diese Weise kann detektiert werden, ob das Objekt ein lebender Körper (realer Finger) oder ein Abdruck ist.
Nachdem die biodetektierenden Mittel 400 detektieren, daß das Objekt ein lebender Körper ist, werden Pesonendaten, welche über die Eingabemittel 61 für Personendaten eingegeben werden und Personendaten, welche im Datenidentifizierungslexikon 62 gespeichert sind, nachgeprüft, wodurch eine illegale Verwendung des Personenidentifizierungssystems mittels z. B. eines Abdrucks eines Fingerabdrucks, verhindert wird.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 23 und 24 beschrieben, in welchen Fig. 23 eine Grundrißansicht ist, welche ein biodetektierendes, optisches System gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 24 ein Schaltungsdiagramm der biodetektierenden Mittel ist.
Bezugnehmend auf Fig. 23 umfassen Personendateneingabemittel (in dieser Ausführungsform wird ein Fingerabdrucksensor verwendet und wird hiernach als ein Fingerabdrucksensor bezeichnet) 61 ein optisches Biodetektionssystem, welches aus Mittel 241 (welche hiernach als Fotosensor für kurze Wellenlängen bezeichnet werden) zum Detektieren von Licht einer kurzen Wellenlänge, z. B. 440 bis 580 nm und Mitteln 242 besteht (welche hiernach als ein Fotosensor für lange Wellenlängen bezeichnet wird) zum Detektieren von Licht einer Wellenlänge länger als 630 nm. Der Fotosensor 241 für kurze Wellenlängen besitzt eine lichtemittierende Diode 411 und eine Fotodiode 412, und der Fotosensor 242 für lange Wellenlängen besitzt eine lichtemittierende Diode 421 und eine Fotodiode 422. Die Fotosensoren 241 und 242 werden in Richtungen bewegt, die jeweils durch Pfeile angezeigt sind, damit sie einen Finger 7, der dazwischen auf dem Fingerabdrucksensor 61 plaziert ist, sandwichartig zu umgeben.
Bezugnehmend auf Fig. 24 umfassend die biodetektierenden Mittel 400, ein optisches Biodetektionssystem, welches aus einem Fotosensor 241 für kurze Wellenlängen und aus dem Fotosensor 242 für lange Wellenlängen besteht, Mittel zum Erzeugen einer Referenzspannung, ansprechend auf die Ausgangsspannung aus dem Fotosensor 242, das ist ein Referenzspannungsgenerator 243, vergleichende Mittel zum Vergleichen der Referenzspannung mit der Ausgangsspannung aus dem Fotosensor 241, das ist ein Biounterscheidungskomparator 244, und ein Kontaktdetektionskomparator 245 zum Detektieren, daß der Fotosensor 242 mit dem Finger 7 in Kontakt gebracht wurde.
Das optische Biodetektionssystem, das heißt, daß die Fotosensoren 241 und 242 in der Richtung der Pfeile bewegt werden, und wenn der Fotosensor 242 mit dem Finger 7 in Kontakt gebracht wird, wird von da eine Spannung V erzeugt. Eine dem Komparator 245 eingegebene Referenzspannung V1 wird mit der Ausgangsspannung V verglichen, und wenn die Spannung V die Spannung V1 übersteigt, wird detektiert, daß der Fotosensor 242 in Kontakt mit dem Finger 7 steht, wodurch auf diese Weise ein l-Anschluß einer UND-Schaltung 246 auf "1" - Pegel gesetzt wird.
Zur gleichen Zeit wird die Ausgangsspannung V dem Generator 243 angelegt, und eine Referenzspannung Vr (= k.V, worin ein Umwandlungskoeffizient ist, der im Generator 243 vorgesetzt ist), wird vom Generator 243 erzeugt.
Eine Ausgangsspannung V0 aus dem Fotosensor 241 wird mit der Referenzspannung Vr durch den Komparator 244 verglichen.
Falls das Objekt ein lebender Körper ist, wird die folgende Beziehung aufgestellt, unmittelbar nachdem der Fotosensor 241 mit dem Finger 7 in Kontakt kommt:
V0 < Vr
Wie die Druckkraft zunimmt, wird die obige Beziehung invertiert und geschrieben als:
V0 ≥ Vr
Der Komparator 244 detektiert die obige Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V0 aus dem Fotosensor 241 und der Referenzspannung Vr. Wenn die Beziehung V0 ≥ Vr ist, erzeugt der Komparator 244 ein Unterscheidungssignal und setzt so einen s-Anschluß der UND-Schaltung 246 auf Pegel "1".
Wenn der Fotosensor 242 mit dem Finger 7 in Kontakt kommt, um den l-Anschluß der UND-Schaltung 246 auf Pegel "1" zu setzen, und wenn die Beziehung (Ausgangsspannung V0 ≥ Referenzspannung Vr) aufgestellt ist, um den s-Anschluß der Schaltung 246 auf Pegel "1" zu setzten, wird ein Flip-Flop (FF) 247 gesetzt, damit eine über den Sensor 61 eingegebener Fingerabdruck und ein Fingerabdruck, welcher im Datenidentifizierungslexikon 62 vorregistriert ist, nachgeprüft werden. Beachte, daß, wenn der Finger vom obigen optischen Biodetektionssystem wegbewegt wird, der FF 247 zurückgesetzt wird, weil der Ausgangspegel des Komparators 245 invertiert wird.
Falls das Objekt etwas anderes als ein lebender Körper ist, wird die obige Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V0 aus dem Fotosensor 241 und der Referenzspannung Vr nicht aufgestellt, und das Unterscheidungssignal wird vom Komparator 244 nicht erzeugt.
Auf diese Weise nützen die biodetektierenden Mittel dieser Ausführungsform eine Druckkraftabhängigkeit aus, die auf solche Art für menschliche Haut einzigartig ist, daß ein Reflexionsvermögen im Bereich des sichtbaren Lichtes von 580 nm oder weniger breit variiert. Nachdem die biodetektierenden Mittel detektieren, daß das Objekt ein lebender Körper ist, werden der durch den Fingerabdrucksensor 61 eingegebene Fingerabdruck und ein im Lexikon 62 vorgeristrierter Fingerabdruck nachgeprüft, wobei auf diese Weise eine illegale Verwendung des persönlichen Identifizierungssystems mittels eines Abdrucks eines Fingerabdruckes verhindert wird.
Gemäß der obigen Ausführungsform kann ein persönliches Identifizierungssystem mit einer Detektionsfunktion, daß ein Objekt ein lebender Körper ist, vorgesehen werden.
In den obigen Ausführungsformen werden, falls eine Bildungswellenfront während der Bildung eines Hologramms und eine Rekonstruktionswellenfront von einem Fingerabdruck, der gerade detektiert wird, verschieden sind, Aberrationen im beobachteten Datenbild für unebene Oberflächen erzeugt. Fig. 25 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären der Ursachen solcher Aberrationen. In den Zeichnungen der obigen Ausführungsformen ist Licht, welches an einem bestimmten Punkt auf einem Finger gestreut wird, durch eine einzelne Linie angezeigt. In der Praxis pflanzt sich das an einem Punkt P gestreute Licht jedoch so fort, daß es in eine diffuse kugelige Wellenform ausgebreitet wird, bevor es ein Hologramm 31 erreicht, wie in Fig. 26(a) gezeigt. Fig. 25 zeigt einen entwickelten optischen Weg vom Punkt P auf dem Finger zum Hologramm 31 in Fig. 26(a).
Falls das auf das Hologramm 31 vom Punkt P einfallende Licht parallel zu einer Objektwelle 318, gezeigt in Fig. 26(b), ist, wird während der Bildung des Hologramms eine Aberration nicht erzeugt. In der Praxis werden jedoch gestreute Lichtkomponenten, wie durch die Bezugsziffern 91, 92, 93, 94 und 95 von Fig. 25 angezeigt, erzeugt und fallen auf das Hologramm 31. Unter der Annahme, daß nur der Lichtstrahl 92 parallel zur Objektwelle 318 ist, verursachen die anderen Strahlen 91, 93, 94 und 95 eine Aberration, wobei sie so ein Bild unscharf machen.
Das am Punkt P auf dem Finger gestreute Licht geht durch die Punkte H1 bis H5 auf dem Hologramm 31 und erreicht ein Auge 75 eines Beobachters durch eine abbildende Linse 74. Falls sich Beugungslichtstrahlen 76 in eine Richtung entgegengesetzt zu ihrer Fortpflanzungsrichtung ausdehnen, werden sie sich an einem Punkt kreuzen, welcher einem Bild P(1) des Punktes P des Fingers entspricht, was vom Beobachter beobachtet wird. Diese Strahlen können sich jedoch nicht an einem Signalpunkt kreuzen, ohne Rücksicht auf die Position eines Schirms 77, wie durch die Punkte S1 bis S5 angezeigt, wodurch sie auf diese Weise Aberration verursachen. Wie oben beschrieben, da das Hologramm 31 zum Führen von Datenlicht eine Differenz zwischen der Bildungswellenfront davon und der Rekonstruktionswellenfront von einem Fingerabdruck ohne Rücksicht auf Objektwellen besitzt, wird eine Aberration in einem zu detektierenden Fingerabdruckbild erzeugt.
In Fig. 26(a) sind Gitterstreifen 3s im Hologramm 31 normal auf einen optischen Weg, welcher sich vom Punkt P zum Hologramm 31 erstreckt. Aus diesem Grund kann, falls eine Richtung der Gitterstreifen durch eine Vertikalrichtung und eine Richtung normal auf die Streifen durch eine Horizontalrichtung h dargestellt werden, Aberration in vertikale und horizontale Aberration klassifiziert werden. Wegen des Vorhandenseins von Astigmatismus wird am vertikalen Brennpunkt Fv, gezeigt in Fig. 25, ein virtuelles Bild P(2) de Punktes P des Fingers scharf in der vertikalen Richtung fokusiert, aber in der horizontalen Richtung expandiert und unscharf. Im Gegensatz dazu wird am horizontalen Brennpunkt Fh ein virtuelles Bild P(3) des Punktes P in der horizontalen Richtung fokusiert, aber in der vertikalen Richtung expandiert und verschwommen.
Fig. 27 zeigt ein Bild des Schirms 77, wenn 9 punktähnliche Vorsprünge P gegen einen Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen gedrückt werden. Die Bilder P(2) am vertikalen Brennpunkt Fv werden in der horizontalen Richtung expandiert, um wie horizontale Streifen auszusehen. Andererseits werden Bilder P(3) am horizontalen Brennpunkt Fh in die vertikale Richtung expandiert, um wie vertikale Streifen auszusehen.
Die folgende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt daher als ihr Ziel, ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen vorzusehen, welches frei ist von den obigen Problemen und scharfe Daten unebener Oberflächen erhalten kann, ohne durch Aberration nachteilig beeinflußt zu werden.
Fig. 28 ist eine Darstellung zum Erklären eines Grundprinzips des Gerätes dieser Ausführungsform zum Detektieren von Daten unebener Oberflächen. Bezugsziffer 1 benennt eine transparente Platte mit einem Hologramm 31 an ihrer hinteren Oberfläche. Unter der Annahme, daß neun punktförmige Vorsprünge P gegen einen Dateneingabeabschnitt 1a für unebene Oberflächen der Platte 1 gedrückt werden, stehen Gitterstreifen 3s des Hologramms 31 normal auf den optischen Weg, welcher sich vom Abschnitt 1a zum Hologramm 31 erstreckt. Aus diesem Grund werden virtuelle Bilder der Vorsprünge P in der vertikalen Richtung an einem vertikalen Brennpunkt Fv nahe dem Hologramm 31 fokussiert, und jene in der horizontalen Richtung werden an einem horizontalen Brennpunkt Fh, welcher vom Hologramm 31 weiter wegbewegt ist, fokussiert.
Zwei orthogonale zylindrische Linsen CL1 und CL2 sind an Positionen angeordnet, welche dem Hologramm 31 der Platte 1 gegenüberliegen. Die zylindrische Linse CL1, die dem Hologramm 31 am nächsten liegt, besitzt eine Achse c parallel zur Expansionsrichtung der virtuellen Bilder P(3) am horizontalen Brennpunkt Fh. Die zylindrische Linse CL2, die vom Hologramm 31 ab liegt, besitzt eine Achse c parallel zur Expansionsrichtung des virtuellen Bildes P(2) am vertikalen Brennpunkt Fv.
Es sollte bemerkt werden, daß ein Hologramm die gleiche Wirkung vorsehen kann, wie jene einer zylindrischen Linse. In dieser Ausführungsform sind daher alle optischen Elemente, welche die gleiche Funktion wie eine zylindrische Linse besitzen, im Konzept der zylindrischen Linsen enthalten.
Das Hologramm 31 kann unter Verwendung ebener Wellen sowohl für die Referenz- als auch für die Objektwellen erzeugt werden, oder unter Verwendung einer kugelförmigen Welle für mindestens ein der Referenz- und die Objektwellen.
Fig. 29 ist eine Darstellung zum Erklären der Operation des in Fig. 28 gezeigten Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, in welcher Fig. 29(a) eine Grundrißansicht und Fig. 29(b) eine Seitenansicht ist. Die Bezugsziffer 77 bezeichnet einen Schirm, wo zwei virtuelle Bilder P(2) und P(3), die an Positionen hinter dem Hologramm 31 (das heißt an einem vertikalen Brennpunkt Fv bzw. einem horizontalen Brennpunkt Fh) gebildet sind, unabhängig auf einer einzelnen Schirmoberfläche fokussiert sind. Das virtuelle Bild P(3) am horizontalen Brennpunkt Fh, welcher vom Hologramm 31 wegbewegt ist, wird auf den Schirm 77 durch die zylindrische Linse CL1 mit einer Brennweite f1 fokussiert. An diesem Punkt, da die zylindrische Linse CL1 keine Konvergenzfunktion in ihrer axialen Richtung c besitzt, wird das Bild P(3) in der vertikalen Richtung nicht beeinflußt. Das virtuelle Bild P(2) am vertikalen Brennpunkt Fv nahe dem Hologramm 31 wird auf den Schirm 77 von der zylindrischen Linse CL2 mit einer Brennweite f2 fokussiert. An diesem Punkt, da die zylindrische Linse CL2 keine Konvergenzfunktion in ihrer axialen Richtung c besitzt, wird das Bild P(2) in der horizontalen Richtung nicht beeinflußt.
Auf diese Weise, wenn zwei zylindrische Linsen CL1 und CL2 zueinander orthogonal angeordnet sind, werden die Bilder P(3) und P(2) auf dem Schirm 77 unabhängig fokussiert, um einander zu überlappen, wodurch ein Bild P(4) erhalten wird. Als Ergebnis können sie, sogar falls virtuelle Bilder, die vom Hologramm 31 gebildet werden, einen Astigmatismus aufweisen, durch ein bilderzeugendes System an einer vorgegebenen Position des Schirms 77 beobachtet werden, wobei auf diese Weise der Bildkontrast verbessert wird.
Wenn mit dieser Ausführungsform Positionen der zylindrischen Linsen CL1 und CL2 gewählt werden, kann ein Höhen/Breiten-Verhältnis des erhaltenen Bildes frei gewählt werden. Ein Fall wird nun beispielhaft ausgeführt, in dem ein Hologramm unter Verwendung einer ebenen Welle erzeugt wird.
Das Problem des Höhen/Breiten-Verhältnisses kann durch sorgfältiges Wählen einer Differenz "f1-f2" der Brennweiten zwischen den zwei zylindrischen Linsen CL1 und CL2 gelöst werden. In diesem Fall sind ein Abstand der vertikalen Streifen im Bild P(3) und ein Abtand der horizontalen Streifen im Bild P(2) die gleichen, und werden durch m angegeben. In diesem Fall brauchen daher die Abstände m nur die erstreckte Länge n1 bzw. n2 auf dem Schirm 77 sein (n1/m = M1, n2/m = M2, wo M1 und M2: optische Vergößerungen, n1: laterale Länge, und n2: longitudinale Länge). Im horizontalen Brennpunktkorrektursystem von Fig. 29(a) ist eine Distanz vom Bild P(3) zur zylindrischen Linse CL1 durch a1 gegeben, und eine Distanz von der zylindrischen Linse CL1 zum Schirm 77 ist durch b1 gegeben. Auf ähnliche Weise ist im vertikalen Brennpunktkorrektursystem von Fig. 29(b) eine Distanz vom Bild P(2) zur zylindrischen Linse CL2 durch a2 gegeben, und eine Distanz von der zylindrischen Linse CL2 zum Schirm 77 ist durch b2 gegeben. Zu diesem Zeitpunkt, falls der Astigmatismus durch dz angegeben ist, ist:
dz = (a1 + b1)-(a2 + b2) (1)
Aus der Ähnlichkeit erhalten wir:
m1 = n1/m = b1/a1 (2)
M2 = n2/m = b2/a2 (3)
und aus einer Linsenformel erhalten wir:
1/a1 + 1/b1 = 1/f1 (4)
1/a2 + 1/b2 = 1/f2 (5)
Falls a1, a2, b1 und b2 aus den obigen Beziehungen eliminiert werden:
dz = ((M1 + 1)²/M1)f1-((M2 + 1)²/M2)f2 (6)
Falls daher zylindrische Linsen mit einer Kombination von f1 und f2, welche die Beziehung (6) erfüllen können, gewählt werden, kann das mild P(4) auf dem Schirm 77 an erwünschten lateralen und longitudinalen Vergrößerungen m1 und m2 gesetzt werden.
An einem Gerät gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Detektion von Daten unebener Oberflächen wird mit Bezug auf die perspektivische Ansicht von Fig. 30 beschrieben. Eine erste zylindrische Linse CL1 zum Korrigieren eines virtuellen Bildes P(3), welches von einem Hologramm 31 wegbewegt ist, und eine zweite zylindrische Linse CL2 zum Korrigieren eines virtuellen Bildes P(2) in der Nähe des Hologramms 31, sind dem Hologramm 31 einer transparenten Platte 1 gegenüberliegend angeordnet, und sind orthogonal aufeinander. In dieser Ausführungsform sind zwei räumliche Filter SF1 und SF2 zwischen einer Position eines Schirms 77, an welchem detektierende Mittel angeordnet sind, und den zylindrischen Linsen CL1 und CL2 angeordnet. Das räumliche Filter SF1, welches den zylindrischen Linsen CL1 und CL2 näher ist, besitzt einen Schlitz S1, welcher parallel ist zu einer Achse c der Linse CL1, und das von den Linsen CL1 und CL2 wegbewegte räumliche Filter SF2 besitzt einen Schlitz S2, welcher parallel zu einer Achse c der Linse CL2 ist.
Fig. 31 ist eine Darstellung zum Erklären einer Funktion eines räumlichen Filters im Hinblick eines Korrektursystems für horizontale Brennpunkte, in welcher Fig. 31(a) einen Fall zeigt, in dem kein räumliches Filter vorgesehen ist, und Mol-%31(b) einen Fall zeigt, in welchem das räumliche Filter vorgesehen ist. In Fig. 31(b) ist das räumliche Filter SF1 mit dem Schlitz S1 am Brennpunkt der zylindrischen Linse CL1 angeordnet. Wie in Fig. 31(a) gezeigt, wenn kein räumliches Filter SF1 vorgesehen ist, wird auf die zylindrische Linse CL1 vom virtuellen Bild P(3) einfallendes Licht auf den Schirm 77 fokussiert. Da jedoch jene der Lichtstrahlen 161, welche zu einer optischen Achse 19 der zylindrischen Linse CL1 nicht parallel sind, nicht nahe dem Brennpunkt der Linse CL1 passieren, ist der Bildkontrast beeinträchtigt. Wenn das räumliche Filter SF1 mit einem Schlitz S1 am Brennpunkt der zylindrischen Linse CL1 angeordnet ist, wie in Fig. 31(b) gezeigt, können nur Lichtstrahlen 162, welche im wesentlichen parallel zur optischen Achse 19 sind, den Schirm 77 erreichen, aber die Lichtstrahlen 161, welche eine Unschärfe verursachen, werden vom räumlichen Filter SF1 abgeschnitten. Auf diese Weise kann, sogar obwohl die Lichtstrahlen 161, welche den Kontrast beeinträchtigen, abgeschnitten werden können, falls eine optische Achse, welche durch das Filter FS1 gewählt ist, mit der optischen Achse eines Lichtstrahls übereinstimmt, welcher die Bragg'sche Bedingung erfüllt, eine Abnahme in der Gesamtmenge an Licht vermieden werden.
Da ein wirksamer Bereich des Hologramms 31 von X1-X2 auf X1-X3 auf Grund der Anwesenheit des räumlichen Filters SF1 verengt ist, kann die Aberration weiter reduziert werden, und ein Unscharfwerden des Bildes kann verhindert werden. Dies kann die gleiche Wirkung vorsehen, wenn ein dickes Hologramm verwendet wird, um die Aberration zu verringern.
Gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung, wenn zwei zylindrische Korrekturlinsen CL1 und CL2, welche dem horizontalen und vertikalen Brennpunkt Fh und Fv entsprechen, zueinander zwischen dem Hologramm 31 zum Führen eines optischen Bildes aus der transparenten Platte 1 und den detektierenden Mitteln orthogonal angeordnet sind, können Daten unebener Oberflächen mit hohem Kontrast erhalten und das Höhen/Breiten- Verhältnis kann frei gewählt werden.
In einem Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen sind, wenn eine Charakteristikauswertung des Gerätes durchgeführt wird, oder ein Fingerabdruck als Personendaten eingegeben wird, oft eine Vielzahl von spezifischen Daten unebener Oberflächen erforderlich. Zu diesem Zweck, während eine unebene Oberfläche, wie ein Fingerabdruck, gegen einen Eingabeabschnitt gedrückt wird, braucht sie nur oftmals abgetastet werden. Abtastbedingungen (z. B. Verschlußgeschwindigkeit) oder Eingabebedingungen des Fingerabdrucks (wie Versetzen des Fingers) können jedoch oft variieren. Daher werden vorzugsweise eine Vielzahl von Daten unebener Oberflächen zur gleichen Zeit abgetastet.
Fig. 33 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären eines Grundprinzips eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Detektion von Daten unebener Oberflächen. Bezugsziffer 1 benennt eine Platte, welche hinsichtlich des von einer Lichtquelle 2 emittierten Lichtes Transparenz besitzt. Die Platte 1 besitzt einen Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen auf ihrer zentralen vorderen Oberfläche. Eine Vielzahl von Hologrammen, z. B. 31 bis 34, sind auf der hinteren Oberfläche der Platte 1 angeordnet, um vom Zentrum des Eingabeabschnitts Ia in gleichen Abständen d getrennt zu sein. Die Hologramme 31 bis 34 können jeweils vom Phasen- oder vom Oberflächenrelieftyp sein. Ein einzelner Film 83 zum gleichzeitigen Abtasten von Bildern, die von den Hologrammen 31 bis 34 stammen, sind unterhalb der Platte 1 angeordnet. Die Lichtquelle 2 zum Beleuchten des Eingabeabschnitts Ia ist unterhalb der hinteren Oberfläche des Eingabeabschnitts Ia angeordnet.
Wenn ein Finger 7 gegen den Eingabeabschnitt 1a wie in den früheren Ausführungsformen gedrückt wird, werden gestreute Lichtkomponenten von einem Vorsprung des Fingers 7 auf Basis des in Fig. 2 gezeigten Prinzips total reflektiert. In diesem Fall, wie in Fig. 32 gezeigt, pflanzen sich die total reflektierten Lichtstrahlen 90 radial von einem Zentrum c des Eingabeabschnitts Ia in alle Richtungen fort. Aus diesem Grund erreichen die Lichtstrahlen 90 alle Hologramme 31 bis 34 und werden dadurch außerhalb der Platte 1 geführt. Die so von den Hologrammen 31 bis 34 geführten optischen Bilder werden gleichzeitig an den Positionen 131 bis 134 auf dem einzelnen Film 83 gebildet.
In diesem Fall, da alle Distanzen vom Eingabeabschnitt 1a zu den Hologrammen 31 bis 34 d sind, sind die optischen Weglängen vom Abschnitt 1a zu den (identischen) Hologrammen 31 bis 34 einander gleich. Die Bilder der unebenen Oberflächen können so auf dem Film 83 unter den gleichen Bedingungen gebildet werden. Da zusätzlich die Bilder aus den Hologrammen 31 bis 34 unter den gleichen Bedingungen wie in einem Gerät zum Erhalten eines Signalbildes erhalten werden können, wird die Menge an Bildlicht nicht klein sein, und eine Belichtungszeit wird nicht verlängert sein.
Falls die optischen Wege, die sich vom Eingabeabschnitt 1a zu den Hologrammen 31 bis 34 erstrecken, entwickelt sind, sind sie die gleichen, wie jene in den früheren Ausführungsformen. Genauer gesagt sind die Beugungsgitterstreifen 3s normal auf die optischen Wege angeordnet, die sich vom Abschnitt 1a zu den Hologrammen 31 bis 34 erstrecken, und sind so normal auf die total reflektierten Lichtstrahlen 90.
Da die Fig. 33 eine Ansicht ist, welche das Operationsprinzip zeigt, ist der Film 83 gegenüber der transparenten Platte 1 angeordnet. Wie jedoch von den folgenden Ausführungsformen klar wird, kann Licht, welches von einem Reflexionsspiegel reflektiert wird, abgetastet werden, oder verschiedene optische Elemente können in die optischen Wege eingeschaltet werden, die sich von den Hologrammen 31 bis 34 zum bilderzeugenden Film erstrecken, damit die Charakteristiken verbessert werden.
Ein Gerät gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Detektion von Daten unebener Oberflächen wird nun mit Bezug auf Fig. 34 beschrieben, welche eine perspektivische Ansicht davon ist. Die Hologramme 31 bis 34 sind so angeordnet, daß sie in gleichen Abständen vom Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen entfernt sind. In Fig. 34 sind vier Hologramme vorgesehen, aber die Anzahl der Hologramme kann gemäß der Anzahl der zur gleichen Zeit erhaltenen Bilder geändert werden. Ein Reflexionsspiegel 84 ist schräg gegenüber der Oberfläche der Platte 1 angeordnet, auf welcher die Hologramme 31 bis 34 vorgesehen sind. Daher werden die Bilder, die von den Hologrammen 31 bis 34 stammen, vom Spiegel 84 reflektiert. Die Bezugsziffer 83 benennt einen Film zum Erfassen der Bilder, die vom Spiegel 84 reflektiert werden. Wenn Daten von unebenen Oberflächen sofort erhalten werden sollen, wird für den Film 83 vorzugsweise eine Polaroidkamera (Handelsname) verwendet.
Eine Vielzahl von Paaren 151 bis 154 zylindrischer Linsen sind so angeordnet, daß sie mit den Hologrammen 31 bis 34 korrespondieren. Jedes der Paare 151 bis 154 zylindrischer Linsen besteht aus einer vertikalen zylindrischen Linse CLv und einer horizontalen zylindrischen Linse CLh, welche aufeinander orthogonal sind. Da ein vertikaler Brennpunkt (in einer Richtung des optischen Weges vom Eingabeabschnitt 1a zu den Hologrammen 31 bis 34) mit einem horizontalen Brennpunkt (in einer Richtung normal auf die optischen Wege) auf Grund des Astigmatismus der Hologramme 31 bis 34 nicht übereinstimmt, sind die erhaltenen Bilder unscharf. Um daher die unscharfen Bilder zu korrigieren, sind die Paare 151 bis 154 zylindrischer Linsen vorgesehen. Eine Vielzahl räumlicher Filterpaare 161 bis 164, von welchen jedes aus einem räumlichen Filter Fv mit einem Schlitz Sv parallel zur Achse der zylindrischen Linse CLv und einem räumlichen Filter Fh mit einem Schlitz Sh parallel zur Achse der zylindrischen Linse CLh besteht, sind unmittelbar unterhalb der jeweiligen Paare 151 bis 154 zylindrischer Linsen angeordnet.
Die Beschreibungen der Verschiebung im vertikalen und horizontalen Brennpunkt und die Operation der zylindrischen Linsen und der räumlichen Filter sind die gleichen, wie jene, die mit Bezug auf die Fig. 25, 29 und 31 gemacht wurden.
Ein fotoelektrisches Umwandlungselement 201, welches eine ladungsgekoppelte Einrichtung umfaßt, ist an einer vom Film 83 getrennten Position so angeordnet, daß ein Bild in ein elektrisches Signal umgewandelt und auf einer Anzeigevorrichtung 202 angezeigt wird, wobei auf diese Weise überprüft wird, ob ein Finger 7 im Zentrum des Eingabeabschnitts 1a angeordnet ist.
Wenn die von den Hologrammen 31 bis 34 durch die Paare 151 bis 154 zylindrischer Linsen aufgenommenen optischen Bilder auf der Anzeigevorrichtung 202 angezeigt werden, wird eine Richtung des Fingers 7 in Fig. 34 umgekehrt. Wie in Fig. 34 gezeigt, wenn Licht vorübergehend vom Spiegel 84 reflektiert wird und dann auf den Film 83 einfällt, kann, da das Bild wieder vom Spiegel 84 umgekehrt wird, ein Fingerbild mit der gleichen Richtung wie jene des Fingers auf dem Eingabeabschnitt 1a auf dem Film 83 gebildet werden. Eine ungerade Anzahl von Reflexionsspiegeln, welche Anzahl 3 überschreitet, kann verwendet werden. In dieser Ausführungsform werden die Winkel des Reflexionsspiegels 84 und des Films 83 so gewählt, daß die optischen Weglängen von den Hologrammen 31 bis 34 zum Film 83 über den Spiegel 84 die gleichen sind.
Obwohl der Film 83 groß genug sein muß, um alle Bilder von den Hologrammen 31 bis 34 zur gleichen Zeit zu bilden, braucht das fotoelektrische Umwandlungselement 201 nur eine Größe zu besitzen, die ausreichend ist, um ein Bild von irgendeinem der Hologramme zu detektieren.
Mit dem Verfahren dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Hologrammen 31 bis 34 zum Abnehmen von Bildern an Positionen angeordnet, die in gleichen Abständen vom Eingabeabschnitt 1a im Zentrum der Platte 1 getrennt sind, und optische Bilder, die davon erhalten werden, werden auf einem einzelnen Film gebildet, wobei auf diese Weise eine Vielzahl von Daten von unebenen Oberflächen zur gleichen Zeit erhalten werden. Als ein Ergebnis braucht eine Belichtungszeit nicht verlängert zu werden, verglichen mit einem Verfahren, welches einen Halbspiegel verwendet, und scharfe Bilder können mit einer einfachen Operation erhalten werden. Zusätzlich können die Gesamtkosten wegen der einfachen Anordnung verringert werden.
In den obigen Ausführungsformen, da die Lichtquelle 2 unmittelbar unterhalb der Platte 1 angeordnet ist, wenn ein Operator den Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen mit seinem Finger am Eingang eines Computerraums berührt, kann Licht, welches von der Lichtquelle 2 emittiert wird, in seine Augen gelangen, was einen nachteiligen Einfluß auf seine Augen hat. Da eine Laservorrichtung normalerweise für die Lichtquelle 2 verwendet wird, schafft dies ein ernstes Problem. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht zum Beispiel in einer lichtabschirmenden Abdeckung, welche über dem Gerät vorgesehen ist, so daß ein Finger darin eingeführt wird. Da jedoch die Position des Fingers mit einer solchen Abdeckung in der richtigen Lage nicht bestätigt werden kann, kann die Fingerkuppe nicht präzise mit dem Zentrum des Eingabeabschnitts 1a ausgerichtet werden. Da zusätzlich der Eingabeabschnitt 1a leicht mit einer wäßrigen oder einer lipidischen Komponente eines Restfingerabdruckes kontaminiert werden kann, macht es die Lichtabdeckung schwierig, dem kontaminierten Abschnitt zu sehen und ihn zu reinigen.
Alternativ ist ein Berührungsschalter zum Detektieren des Kontaktierens eines Fingers auf der transparenten Platte 1 vorgesehen, so daß nur dann, wenn detektiert wird, daß der Finger gegen den Eingabeabschnitt 1a gedrückt wird, die Laserlichtquelle 2 aktiviert wird. Dann ist jedoch eine spezielle Steuerungsschaltung erforderlich und Licht, welches um den Finger durchgelassen wird, kann auch unerwünschterweise in die Augen des Operators gelangen.
Eine Anordnung in Fig. 38 zeigt ein Verfahren zum Detektieren von Daten unebener Oberflächen bei totalreflektierter Beleuchtung, in welcher das Konzept der transparenten Platte 1 auch angenommen ist. Wie in Fig. 38(a) gezeigt, ist die Endseite einer transparenten Platte 1 schräg geschnitten, so daß ein Laserstrahl 86 von einer schrägen Oberfläche 85 einfällt. Der Laserstrahl wird an Bereichen zwischen a-a' und b-b' total reflektiert, in welchen der Laserstrahl 86 von einer Grenzschicht transparente Platte/Luft auf der Oberfläche der Platte 1 reflektiert wird, wobei auf diese Weise eine totalreflektierte Beleuchtung ermöglicht wird. Wie in Fig. 38(b) gezeigt, wenn ein Winkel α der schrägen Oberfläche 85 und ein kritischer Winkel c der Oberfläche der transparenten Platte gewählt werden, wird die Totalreflexion wiederholt, und totalreflektiertes Licht 87 wird zu einem Hologramm 31 geführt, ohne in der Platte 1 auszutreten.
Falls die Bereiche zwischen a-a' und b-b' der vorderen Oberfläche der Platte 1 als Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen verwendet werden, wird Licht von einem Vorsprung 9 der unebenen Oberfläche gestreut und pflanzt sich zum Hologramm 31 fort, genau wie im in Fig. 17 gezeigten Fall. An einer Vertiefung 10, da das Licht von der Grenzschicht transparente Platte/Luft total reflektiert wird, erreicht auch das total reflektierte Licht das Hologramm 31. Wenn das total reflektierte Licht vom Hologramm 31 detektiert wird, ist der Vorsprung 9 dunkel und die Vertiefung 10 hell, wie ein Negativfilm. Um dies zu überwinden, wenn ein Einfallswinkel i zum Hologramm 31 als ein Winkel festgesetzt wird, der vom kritischen Winkel c verschieden ist, fällt das totalreflektierte Licht 87 nicht auf das Hologramm 31 ein und nur das gestreute Licht von der Projektion 9 fällt ein.
Mit dieser Anordnung können, da alle Laserstrahlen in der Platte 1 total reflektiert werden, die Augen eines Operators davon geschützt werden. Jedoch, sogar falls der Einfallswinkel i vom kritischen Winkel c verschieden ist, kann das total reflektierte Licht. 87 nicht vollständig abgeschirmt werden, wobei so das Problem eines verschlechterten Kontrastes entsteht.
Die folgende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt darauf, ein Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen vorzusehen, mit der obigen Anordnung, welche frei ist vom obigen Problem, und welche Daten unebener Oberflächen mit hohem Kontrast detektieren kann, ohne vom total reflektierten Licht beeinflußt zu werden.
Fig. 35 ist eine Darstellung zum Erklären eines Grundprinzips eines Gerätes gemäß dieser Ausführungsform zum Detektieren von Daten unebener Oberflächen, in welcher Mol-%35(a) eine Grundrißansicht und Fig. 35(b) eine Schnittansicht entlang der Linie b-b' von Fig. 35(a) ist. Bezugsziffer 1 benennt eine Platte, welche hinsichtlich des von einer Lichtquelle 2 emittierten Lichtes Transparenz besitzt. Ein Eingabeabschnitt Ia für Daten unebener Oberflächen wird durch total reflektiertes Licht 87 beleuchtet. Der Eingabeabschnitt 1a ist auf der vorderen Oberfläche der Platte 1 in der Mitte entlang eines optischen Weges des total reflektierten Lichtes 87 angeordnet. Die Bezugsziffer 31 benennt ein Hologramm zum Führen eines optischen Bildes außerhalb der Platte 1. Das Hologramm 31 ist an einer Position angeordnet, die vom optischen Weg des Lichtes 87 abliegt. Ein vom Hologramm 31 extern geführtes optisches Bild wird von einem bilderzeugenden Element (Detektor) 4 detektiert.
Um das total reflektierte Licht 87 in die transparente Platte 1 einzubringen, ist die Endseite der Platte 1 schräg geschnitten, so daß ein Laserstrahl durch ihre schräge Oberfläche 85 einfällt. Alternativ ist ein anderes Hologramm auf der hinteren Oberfläche der transparenten Platte 1 vorgesehen und mit einem Laserstrahl bestrahlt, damit der Strahl in die Platte 1 eingebracht wird.
Wenn ein Finger 7 gegen den Eingabeabschnitt 1a auf die gleiche Weise wie in Fig. 38 gedrückt wird, beleuchtet das Licht 87 seine unebene Oberfläche und pflanzt sich dann fort, wobei es wiederholt total reflektiert wird. Andererseits pflanzt sich Licht, welches von einem Vorsprung 9 des Fingers 7 gestreut wird, radial in jede Richtung fort, wie durch die Ziffer 17 in Fig. 35(a) angezeigt ist. Aus diesem Grund wird nur Licht, welches vom Vorsprung 9 gestreut wird, durch Totalreflexion zum Hologramm 31 weitergeleitet, welches an einer Position angeordnet ist, die vom optischen Weg des Lichtes 87 abliegt, und wird außerhalb der Platte 1 geführt. Das Licht 87 wird jedoch nicht zur Bildposition des Hologramms 31 weitergeleitet, um auf das Hologramm 31 einzufallen und das Bild aufzuhellen, wobei auf diese Weise ein kontrastarmes Bild verhindert wird. Da das Licht 87 nur in der Platte 1 total reflektiert wird, kann es nicht länger in die Augen eines Operators gelangen, wenn er den Eingabeabschnitt 1a berührt.
Ein Gerät gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Detektion von Daten unebener Oberflächen wird nun beschrieben. Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht eines Gerätes zur Detektion von Daten unebener Oberflächen dieser Ausführungsform. Da die transparente Platte 1 eine L-Form besitzt, wenn ein Laserstrahl von einer Lichtquelle 2 durch eine schräge Oberfläche 85 des Endabschnittes der Platte 1 einfällt, pflanzt sich Licht 87 in der Platte 1 fort und wird total reflektiert. Licht, welches von einem Vorsprung einer unebenen Oberfläche gegen ein Hologramm 31 total reflektiert wird, welches an der hinteren Oberfläche des Endes des L-förmigen Abschnitts gegenüber der Lichtquelle 2 angeordnet ist, wird außerhalb der Platte l geführt und dann von einem abbildenden Element 4 detektiert. Falls alternativ das Hologramm 31 an einer Position angeordnet wird, welche vom optischen Weg des Lichtes 37 abliegt, kann die Platte 1 in eine gewünschte Form geformt sein.
Fig. 37 zeigt eine Verbesserung im Gerät der Ausführungsform in Fig. 36. Ein vom Hologramm 31 erhaltenes Bild wird von einem Reflexionsspiegel 620 reflektiert und fällt auf das bilderzeugende Element 4 durch ein Paar 621 zylindrischer Linsen und ein Paar 622 räumlicher Filter ein. Alternativ können die zylindrischen Linsen 621 und die räumlichen Filter 622 unmittelbar unterhalb des Hologrammes 31 angeordnet sein, ohne daß der Spiegel 620 verwendet wird.
Das Paar 621 zylindrischer Linsen besteht aus einer vertikalen zylindrischen Linse CLv und einer horizontalen zylindrischen Linse CLh, welche aufeinander orthogonal sind. Ein vertikaler Brennpunkt (in einer Richtung des optischen Weges vom Eingabeabschnitt Ia zum Hologramm 31) fällt nicht mit einem horizontalen Brennpunkt (in einer Richtung normal auf den optischen Weg) zusammen, auf Grund des Astigmatismus des Hologrammes 31, und ein erhaltenes Bild ist unscharf. Um das unscharfe Bild zu korrigieren, werden zylindrische Linsen CLv und CLh vorgesehen. Das Paar 622 räumlicher Filter besteht aus einem räumlichen Filter Fv mit einem Schlitz Sv parallel zur Achse der zylindrischen LinseCLv und einem räumlichen Filter Fh mit einem Schlitz Sh parallel zur Achse der zylindrischen Linse CLh.
Die Beschreibungen der Verschiebung im vertikalen und horizontalen Brennpunkt und die Operation der zylindrischen Linsen und der räumlichen Filter sind die gleichen wie jene, die mit Bezug auf die Fig. 25, 29 und 31 gegeben wurden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform, im Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, in welchem der Eingabeabschnitt 1a für Daten unebener Oberflächen mit total reflektiertem Licht beleuchtet wird, damit die Augen eines Operators von einem Laserstrahl geschützt werden, da das Hologramm 31 an einer Position angeordnet ist, die vom optischen Weg des total reflektierten Lichtes abliegt, wird das total reflektierte Licht das Hologramm 31 nicht erreichen. Als ein Ergebnis wird das Problem des Teils des total reflektierten Lichtes, welcher das Hologramm 31 erreicht, um ein kontrastarmes Bild zu ergeben, gelöst.

Claims

1. Gerät zur Detektion von Daten unebener Oberflächen, umfassend:

eine transparente Platte (1) mit einer ersten Oberfläche, welche einen Kontaktabschnitt (Ia) aufweist, gegen welchen eine unebene Oberfläche (5) mit Vertiefungen und Vorsprüngen gedrückt werden soll, und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche; eine Lichtquelle (2, 11) zum Beleuchten der unebenen Oberfläche (5) am Kontaktabschnitt (1a) durch die transparente Platte (1) hindurch; und ein optisches Element (3, 31, . . .., 35) zum Führen des Lichtes, welches von der unebenen Oberfläche (5) gestreut wird, zum Lichtdetektor (4); dadurch gekennzeichnet, daß:

die Lichtquelle so angeordnet ist, daß sie den Kontaktabschnitt (1a) unter einem Beleuchtungswinkel beleuchtet, welcher kleiner ist als ein kritischer Winkel, damit das auf den Kontaktabschnitt von der Lichtquelle (2, 11) einfallende Licht nicht total reflektiert wird, wodurch ein Teil des Lichtes, welcher an den Vorsprüngen (9, 41) der unebenen Oberfläche (5) gestreut wird, eine innere Totalreflexion zumindest einmal an der zweiten Oberfläche der Platte (1) durchmacht, damit er sich in eine Richtung gegen das optische Element fortpflanzt, wogegen auf Grund der Existenz einer Lücke zwischen den Vertiefungen (10, 42) und dem Kontaktabschnitt (1a) Licht, welches an den Vertiefungen (10, 42) gestreut wird, keine solche innere Totalreflexion durchmacht, wodurch die zwei Arten von gestreutem Licht räumlich getrennt sind, wobei das optische Element (3, 31, 35) angeordnet ist, um nur an den Vorsprüngen gestreutes Licht zum Detektor (4) zu führen.

2. Gerät nach Anspruch 1, in dem das optische Element ein Hologramm (3, 31 . . . 34) umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 1, in dem das optische Element ein Prisma (35) umfaßt.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem, bei Verwendung, die Lichtquelle (2, 11) einen Bereich der zweiten Oberfläche gegenüber dem Kontaktabschnitt (1a) beleuchtet, wobei das von der Lichtquelle einfallende Licht im wesentlichen entlang der Normalen auf die zweite Oberfläche ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem, bei Verwendung, die Lichtquelle (2, 11) den Kontaktabschnitt durch die transparente Platte (1) hindurch unter einem Winkel beleuchtet, welcher in einen Bereich von -38º bis +33º hinsichtlich der ersten Oberfläche der Platte fällt, wo die Normale auf die erste Oberfläche 0º ist und eine Richtung gegen das optische Element durch negative Winkel dargestellt wird.

6. Gerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Lichtquelle eine LED (11) ist, welche angeordnet ist, um den Kontaktabschnitt durch Reflexion aus einem Lippmann-Hologramm (14) zu beleuchten.

7. Gerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, in dem eine Staubabdeckung (44) über mindestens einer der ersten und zweiten Oberfläche der transparenten Platte (1) angeordnet ist, wobei sie von ihr durch einen Luftspalt getrennt ist.

8. Gerät nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 7 in Verbindung mit Anspruch 2, in dem das optische Element ferner eine zylindrische Linse (CL1) zum Fokusieren eines virtuellen Bildes der unebenen Oberfläche an einem horizontalen Brennpunkt (Fh) und eine zylindrische Linse (CL2) zum Fokusieren eines virtuellen Bildes der unebenen Oberfläche an einem vertikalen Brennpunkt (Fv) umfaßt, wobei die Linsen (CL1, CL2) in Serie mit dem Hologramm (3, 31) und mit ihrer Achse (C) orthogonal aufeinander angeordnet sind, damit virtuelle Bildaberration sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung minimiert wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, in dem das Hologramm (3, 31) durch Interferenz von ebenen Wellen erzeugt ist, und eine Kombination der zwei zylindrischen Linsen (CL1, CL2) eine Beziehung:

dz = ((M1 + 1)²/M1)f1-((M2 + 1)²/M2)f2

erfüllt, in der f1 und f2 Brennweiten der jeweiligen zylindrischen Linsen sind, M1 eine laterale Vergrößerung ist, M2 eine longitudinale Vergrößerung ist, und dz eine astigmatische Differenz ist.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, in dem Raumfilter (SF1, SF2), jeweils parallel zu den Achsen (C) der zylindrischen Linsen (CL1, CL2), an Brennpunkten der zylindrischen Linsen (CL1, CL2) angeordnet sind, damit Bildunschärfe eliminiert wird.

11. Gerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das optische Element von einer Vielzahl von Hologrammen (31, . . . 34) gebildet ist, welche auf der transparenten Platte (1) vorgesehen sind, und die Hologramme so angeordnet sind, daß sie vom Kontaktabschnitt (1a) in gleichen Abständen getrennt sind, so daß eine Vielzahl von identischen Daten unebener Oberflächen durch die Hologramme erhalten werden.

12. Personenüberprüfsystem, umfassend ein Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, gekoppelt mit Datenüberprüfmitteln (61, 62, 63) mit einem Datenüberprüfwörterbuch (62), wobei das System Lebendkörper-Bestimmungsmittel (400) enthält, zum Bestimmen, ob die zu detektierende unebene Oberfläche (5) jene eines lebenden Körpers ist, wobei die Lebendkörper-Bestimmungsmittel (400) mit den Datenüberprüfmitteln (61, 62, 63) gekoppelt sind.

13. System nach Anspruch 12, in dem die Lebendkörper-Bestimmungsmittel umfassen:

erste fotodetektierende Mittel (241) zum Detektieren sichtbaren Lichts einer kurzen Wellenlänge von 440 bis 580 nm;

zweite fotodetektierende Mittel (242) zum Detektieren von Licht einer Wellenlänge länger als 630 nm;

Referenzspannungserzeugungsmittel (243) zum Erzeugen einer Referenzspannung, ansprechend auf eine Ausgangsspannung aus den zweiten fotodetektierenden Mitteln (242); und

vergleichende Mittel (244) zum Vergleichen der Referenzspannung mit einer Ausgangsspannung aus den ersten fotodetektierenden Mitteln (241).