DE4421242A1 - Bilderfassungseinrichtung für ein Identifikationssystem - Google Patents
Bilderfassungseinrichtung für ein IdentifikationssystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderfassungsein
richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die
Einrichtung erfaßt ein Bild eines Handlinienmusters einer
Hand und kann in einem Sicherheitssystem verwendet werden,
beispielsweise um festzustellen, ob einer Person Zugang zu
einem Sicherheitsbereich gestattet werden soll oder nicht.
Eine Handfläche oder der Handteller hat drei Hauptlinien,
die in der Handlesekunde als Kopflinie, Herzlinie und Le
benslinie bezeichnet sind. Die Linienmuster der Handfläche
einschließlich dieser drei Linien sind einzigartig für jede
Person. Das durch diese Linien gebildete Muster kann daher
als Basis zur Identifikation verschiedener Menschen verwen
det werden.
Bekannte Lesegeräte für Handlinien oder Handlinienmuster
sind beispielsweise in der US-PS 4,032,889 beschrieben und
verwenden ein mechanisches Abtastsystem, bei dem eine Grup
pe mechanischer Zeilensensoren die Oberfläche des Handtel
lers abtasten, um Handlinien zu erfassen. Die mechanischen
Abtastsysteme können jedoch nicht die Handlinien oder die
Handlinienmuster schnell lesen, denn die Fläche des Hand
tellers hat eine komplizierte Gestalt. Weiterhin führt die
Größe des Sensors und der Abstand zwischen Sensorelementen
im Abtastsystem dazu, daß eine geringe Auflösung erreicht
wird, wodurch die Genauigkeit der Erfassung des Handlinien
musters leidet.
Ein weiteres Verfahren zum Erfassen des Handlinienmusters
verwendet ein optisches Abtastsystem. Bei diesem System
wird der Handteller auf eine Flachglasoberfläche, die ähn
lich dem ebenen Glasfenster einer Kopiermaschine ist, ge
legt, um die Handfläche abzutasten. Dieses System kann je
doch nicht die Gesamtfläche des Handtellers erfassen, weil
kein ausreichender Kontakt zwischen der Glasoberfläche und
dem Handteller erfolgt. Abschnitte der Handlinien, die
nicht die Glasoberfläche berühren, werden daher nicht er
faßt oder haben geringen Kontrast, wodurch die Genauigkeit
des Bildes der abgetasteten Handfläche verringert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bilderfassungseinrich
tung zu schaffen, mit der das Abtasten einer Handfläche
schnell und genau erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
und 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an
hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 den von Licht zwischen einem Prisma und
Luft zurückgelegten Lichtweg anhand eines
Strahlendiagramms,
Fig. 2 die Bedingungen zum Erreichen einer totalen
Lichtreflexion für die in Fig. 1 gezeigten
Strahlen,
Fig. 3 die Beziehung zwischen der Lage einer
Lichtquelle und einem kritischen Einfalls
winkel des Strahlengangs für verschiedene
Punkte längs einer Grenzschicht zwischen
Prisma und Luft,
Fig. 4 Bereiche, in denen die Lichtquelle positio
niert werden kann, um die Erfordernisse für
eine interne Totalreflexion zu erfüllen,
Fig. 5 einen Bereich, an welchem Licht, das an der
Grenzfläche infolge Totalreflexion reflek
tiert worden ist, das Prisma verläßt,
Fig. 6 den Strahlengang von Licht, das auf die
Grenzschicht aus Luft auf das Prisma ein
fällt,
Fig. 7 den Strahlengang, wenn ein Handteller auf
das Prisma gelegt wird,
Fig. 8 den Strahlendiagramm, bei dem Licht aus ei
nem Bereich auf eine Ebene MR des Prismas
einfällt,
Fig. 9 schematisch eine Anordnung eines Prismas,
einer Lichtquelle und eines Detektors gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des Prismas,
der Lichtquelle und des Detektors nach Fig. 9,
Fig. 11 eine Bilderfassungseinrichtung mit einem
Prisma, einer Lichtquelle und einer Detek
toranordnung nach Fig. 9,
Fig. 12 ein Netz mehrerer Bilderfassungseinrichtun
gen, die durch einen einzigen Computer ge
steuert werden,
Fig. 13 ein Netz mehrerer Bilderfassungseinrichtun
gen, die durch mehrere Computer gesteuert
werden,
Fig. 14A und 14B Flußdiagramme des Ablaufprogramms nach der
Erfindung,
Fig. 15A ein durch den Detektor erfaßtes Handlinien
muster,
Fig. 15B ein digitalisiertes Bild des Handlinienmu
sters nach Fig. 15A,
Fig. 15C das digitalisierte Bild nach Fig. 15B nach
einem Vergrößerungs-/Verkleinerungsprozeß,
Fig. 16 Hauptpunkte des Bildes nach Fig. 15C,
Fig. 17 Hauptwerte, die aus den Hauptpunkten nach
Fig. 16 ermittelt und als Koordinatenwerte
interpretiert werden,
Fig. 18 aus den Hauptpunkten nach Fig. 16 ermit
telte Hauptwerte, die als Vektoren inter
pretiert werden, welche die Hauptpunkte
verbinden,
Fig. 19 Hauptwerte, die Winkel von Linien darstel
len, welche Teilungspunkte verbinden,
Fig. 20 eine schematische Darstellung des Aufbaus
mit Prisma, Lichtquelle und Detektor gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er
findung,
Fig. 21 eine Schematische Darstellung des Aufbaus
mit Prisma, Lichtquelle und Detektor gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 22 eine Variante des dritten Ausführungsbei
spiels nach Fig. 21,
Fig. 23 eine schematische Darstellung eines vierten
Ausführungsbeispiels mit einem Prisma, ei
ner Lichtquelle und einem Detektor,
Fig. 24 ein fünftes Ausführungsbeispiel,
Fig. 25 ein sechstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 26 ein siebtes Ausführungsbeispiel,
Fig. 27 eine Darstellung eines Prismas, welches
durch Kombination zweier Prismen unter
schiedlicher Gestalt entstanden ist, und
Fig. 28 eine dreidimensionale Darstellung des Pris
mas nach Fig. 20, das aus einer zur Be
leuchtungsebene nach Fig. 20 senkrechten
Ebene beleuchtet wird.
In Fig. 1 ist in einem Strahlendiagramm der Strahlengang
des einfallenden, des gebrochenen und des reflektierten
Lichtes dargestellt, wenn Licht auf eine Grenzschicht zwei
er Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes einfällt.
Die Punkte M und N liegen auf der Grenzschicht. Das Medium
mit dem Brechungsindex n ist optisch durchlässig, bei
spielsweise Glas oder Acryl, und hat die Gestalt eines
Prismas, während das Medium mit Brechungsindex n₀ = 1 Luft
ist. Bei diesem Beispiel ist n < n₀ und die Grenzfläche MN
ragt in Luft hinein. Der Grenzwinkel β der Totalreflexion
an einem beliebigen Punkt t der Grenzschicht MN ist ein
Winkel zwischen der Normalen und der Tangentiallinie am
Punkt t und ergibt sich aus der Gleichung (1):
β = sin-1(1/n) (1).
Die einfallenden Lichtstrahlen S′ von der Innenseite des
Prismas haben einen Einfallswinkel größer als der Grenzwin
kel β und werden daher gemäß dem Prinzip der internen To
talreflexion reflektiert. Die Lichtstrahlen S haben jedoch
einen Einfallswinkel, der kleiner als der Grenzwinkel β
ist, so daß ein Teil der Lichtstrahlen austritt (gebrochene
Strahlen T′out), während die anderen Strahlen reflektiert
werden, d. h. die Strahlen T′in.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Lichtstrahlen,
die gemäß der internen Totalreflexion reflektiert werden,
über Regionen (1) und (4) übertragen, während die Licht
strahlen, die gebrochen werden, über die Regionen (2), (3)
und (5) übertragen werden.
Fig. 1 und 2 zeigen einfallendes Licht am Punkt t. Das
Strahlendiagramm kann für sämtliche Punkte längs der Grenz
fläche MN angewendet werden. In Fig. 3 sind drei Punkte
eingezeichnet, auf die Licht auftrifft. Die Normale (der
Radius, wenn eine sphärische Oberfläche vorliegt) an den
beiden Punkten t1 und t2 ist um einen Winkel Φ zur Normalen
am Punkt t₀ geneigt. Die relativen Reflexions- oder Trans
missionswinkel der einfallenden Lichtstrahlen gemessen am
Punkt O ändern sich an jedem Punkt längs der Grenzfläche
MN, während der Grenzwinkel β unverändert bleibt. Die Re
gionen (1) bis (5) gemäß Definition in Fig. 2 ändern sich
daher für jeden Punkt längs der Grenzfläche MN.
Zum Beispiel, wenn eine Punktlichtquelle Lichtstrahlen S
aussendet (Fig. 3), so pflanzen sich die einfallenden
Lichtstrahlen längs der Strichpunktlinien der Zeichnung
fort und fallen längs sämtlicher Punkte der Grenzfläche MN
unter einem Winkel auf, der kleiner als der Grenzwinkel β
ist. Von den Lichtstrahlen S wird ein Anteil, der auf die
Grenzfläche MN einfällt, durch die Grenzfläche MN hindurch
in Luft gehen. Wenn die Lichtpunktquelle Lichtstrahlen S′
aussendet, wie in Fig. 3 dargestellt ist, so pflanzen sich
die Lichtstrahlen längs der ganz ausgezogenen Linien in der
Zeichnung fort und fallen längs aller Punkte der Grenzflä
che MN unter einem Winkel ein, der größer als der Grenzwin
kel β ist. Es werden sämtliche auf die Grenzfläche MN ein
fallenden Lichtstrahlen S′ intern total reflektiert.
Fig. 4 zeigt einen gepunkteten Bereich J, in welchem die
Lichtquelle positioniert werden kann, so daß ein Betrag an
Licht, das auf die Grenzfläche MN einfällt, in Luft über
geht. Wenn eine Lichtquelle im schraffierten Bereich J′ an
geordnet wird, wird sämtliches, auf alle Punkte längs der
Grenzfläche MN einfallendes Licht total intern reflektiert.
Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Prismas. Da das
Prisma dreidimensional ist, ergeben sich für den gepunkte
ten Bereich J und den schraffierten Bereich J′ Volumina,
die durch Rotieren der jeweiligen Bereiche um die Achse OY
definiert sind.
In Fig. 5 ist als Austrittswinkel R der Winkel zwischen
der Standard-Tangentiallinie (d. h. der Tangente im Punkt
t₀) und dem Lichtstrahl definiert, der aus der Grenzfläche
RN nach Reflexion am Punkt t austritt. Der Winkel R ist
durch die folgende Gleichung (2) definiert:
R = (π/2)-α+sin-1{nsin(α-γ-Φ)} (2),
worin γ der Einfallswinkel am Punkt t, α der Winkel zwi
schen der Tangentiallinie und der Anschlußebene RN bei t₀,
der Winkel Φ positiv (gemessen im Gegenuhrzeigersinn) ist
und zwischen der Tangente bei t₀ und den Tangenten bei den
Punkten M und N als Φa bzw. Φb definiert ist, wobei Φa < 0,
Φb < 0,2 ist.
Die interne Totalreflexion des einfallenden Lichtstrahls im
Punkt t tritt auf, wenn β < γ < π/2 ist; in anderen Fällen wird
der einfallende Lichtstrahl nicht total intern reflektiert.
Wie aus Gleichung (2) zu sehen ist, treten Lichtstrahlen,
wenn γ = β ist, aus der Grenzfläche RN im Punkt k unter ei
nem Winkel Rk aus. Wenn der Eintrittswinkel größer als der
Grenzwinkel β ist, wird der Winkel R kleiner als Rk. Ande
rerseits wird, wenn der Einfallswinkel kleiner als der
Grenzwinkel β ist, der Winkel e größer als Rk.
In ähnlicher Weise sind die Winkel R der am Punkt N unter
einem Winkel größer als der Grenzwinkel β einfallenden
Lichtstrahlen im Bereich Rpu < R < Rpd definiert. Rpu ist der
Austrittswinkel des Lichtstrahls, der am Punkt N mit einem
Einfallswinkel γ nahe π/2 einfällt. Rpd ist der Austritts
winkel des Lichtstrahls, der am Punkt N mit einem Einfalls
winkel γ nahe dem Grenzwinkel β einfällt. Wenn der Ein
fallswinkel im Punkt N kleiner als der Grenzwinkel β ist,
dann ist der Winkel R als R < Rpd definiert.
In Fig. 6 sind Lichtstrahlen dargestellt, die von der
Luftseite der Grenzfläche MN aus einfallen. Der einfallende
Lichtstrahl P hat einen Winkel δ gemessen von der Normalen
im Punkt t′. Der Lichtstrahl P teilt sich in einen Licht
strahl Qout, der an der Grenzfläche MN reflektiert wird,
und den gebrochenen Lichtstrahl Qin auf, der in das Prisma
unter einem Winkel τ eintritt. Wenn der Einfallswinkel δ
sich von 0 nach π/2 ändert, so ändert sich der Brechungs
winkel τ von 0 nach β. Der Winkelbereich der gebrochenen
Strahlen Qin ist auf die Regionen (2) und (3) gemäß Fig. 2
begrenzt. Diese Regionen ändern sich abhängig von der Ände
rung der Winkel der Normalen (gemessen in bezug auf die
Normale im Punkt t₀) eines jeden Punktes längs der Grenz
fläche MN. Weiterhin werden alle an einem beliebigen Punkt
längs der Grenzfläche MN einfallenden Lichtstrahlen so ge
brochen, daß sie nur innerhalb des gepunkteten Bereichs S
in Fig. 4 übertragen werden.
Fig. 7 zeigt im oberen Teil der Zeichnung einen Handtel
ler, der die Grenzfläche MN berührt. Einige Abschnitte des
Handtellers berühren direkt die Grenzfläche MN, während an
dere Abschnitte, insbesondere die Handlinien und die Fal
ten, nicht in Kontakt mit der Grenzfläche MN treten.
Das durch die nicht mit der Grenzfläche in Kontakt stehen
den Linien und Falten reflektierte Licht folgt dem in Fig.
6 gezeigten Strahlengang. In Fig. 7 ist ein Punkt U auf
einer Handlinie eingezeichnet, an dem Licht reflektiert
wird. Das reflektierte Licht fällt im Punkt t′ unter einem
Einfallswinkel δ ein und wird in das Prisma unter einem
Winkel τ hineingebrochen. Alle von den Handlinien reflek
tierten Lichtstrahlen, die auf die Grenzfläche MN einfal
len, werden gebrochen und gelangen in das Prisma auf einer
Weise, daß 0 τ β ist. Der Lichtstrahl tritt dann aus
der Grenzfläche RN im Punkt v′ aus. Der Austrittswinkel 0,
der sich auf die Tangente bei t₀ bezieht, ergibt sich aus
der Gleichung (2a):
R = (π/2)-α+sin-1{nsin(α-τ-Φ)} (2a).
Diese Gleichung stimmt mit Gleichung (2) überein, mit der
Ausnahme, daß beim vorherigen Fall das Licht total reflek
tiert wurde. Der Austrittswinkel R hängt also vom Reflexi
onswinkel und dementsprechend vom Einfallswinkel γ auf die
Grenzfläche MN ab. Wenn jedoch der Einfallswinkel γ kleiner
als der Grenzwinkel β ist, hängt der Austrittswinkel vom
Brechungswinkel τ des an der Grenzfläche MN gebrochenen
Strahls ab, wie in Fig. 7 zu sehen ist, der sich vom Ein
fallswinkel γ unterscheidet. Daher wird in Gleichung (2a)
der Brechungswinkel τ verwendet.
Wie sich aus dem Vorstehenden und der Fig. 6 ergibt, drin
gen die Lichtstrahlen nicht in den schraffierten Bereich J′
(oder die Region (4) gemäß Fig. 2) ein. Somit gelangen die
Lichtstrahlen von den Falten und den Handlinien, von peri
pheren Bereichen der Finger und vom Hintergrund nicht in
den schraffierten Bereich J′ in Fig. 7.
Andererseits werden an einem willkürlichen Punkt u′ auf der
Grenzfläche MN, an dem Abschnitte des Handtellers die
Grenzfläche MN berühren, die reflektierten Lichtstrahlen in
alle Richtungen innerhalb des Prismas reflektiert. Dies er
gibt sich daraus, daß der Brechungsindex der Hand von dem
der Luft verschieden ist und daher der Grenzwinkel β eben
falls verschieden ist. Der Brechungsindex der Handfläche
ist größer als der von Luft, so daß der Grenzwinkel β gemäß
Gleichung (1) ebenfalls größer ist.
Daher gelangen einige Strahlen in den schraffierten Bereich
J′, während andere Strahlen in den gepunkteten Bereich J
eindringen. Somit kann Licht, das von Punkten auf der
Grenzfläche MN reflektiert wird, die direkt von der Hand
fläche berührt werden, in dem schraffierten Bereich J′ de
tektiert werden. Das durch Linien und Falten, die nicht mit
der Grenzfläche MN in Kontakt stehen, reflektierte Licht
wird im schraffierten Bereich J′ nicht erfaßt. Zur genauen
Abbildung des Linienmusters des Handtellers sollte daher
ein Bildsensor innerhalb des schraffierten Bereichs J′ an
geordnet werden.
Fig. 8 zeigt auf die Grenzfläche MR des Prismas einfal
lende Lichtstrahlen. Die am Punkt x auf die Grenzfläche MR
einfallenden Lichtstrahlen, die durch den schraffierten Be
reich J′ hindurchgehen, werden in den schraffierten Bereich
j′ im Prisma hinein gebrochen. Auf ähnliche Weise werden
die am Punkt x der Grenzfläche MR einfallenden Lichtstrah
len, die durch den gepunkteten Bereich J hindurchgehen in
den gepunkteten Bereich j im Prisma hinein gebrochen. Diese
Bereiche sind durch die Winkel ζ auf beiden Seiten der Nor
malen am Punkt x definiert. Der Winkel ζ ist ein Grenzwin
kel, der sich aus einer Gleichung (3) ähnlich der Gleichung
(1) ergibt:
ζ = sin-1(1/n) (3).
Da der Brechungsindex n mit dem in Gleichung (1) überein
stimmt, stimmt auch der Grenzwinkel β mit dem Winkel ζ
überein.
In der vorangegangenen Beschreibung wurde jeweils ein ein
ziger Lichtstrahl zur Erläuterung des Strahlenganges be
trachtet. Bei den Ausführungsbeispielen wird jedoch eine
Sammellinse verwendet, um den Lichtfluß zu bündeln. Daher
müssen die Grenzstrahlen des Lichtflusses betrachtet wer
den, wenn der Ort des Bildsensors definiert wird.
Auf der Grundlage der weiter oben vorgenommenen Analyse
kann die Einnahme der Position einer Lichtquelle und des
Bildsensors nach drei Anordnungen eingeteilt werden. Bei
der ersten Anordnung wird die Lichtquelle so angeordnet,
daß die Lichtstrahlen auf die Grenzfläche MN unter einem
Einfallswinkel einfallen, der größer als der Grenzwinkel
ist. Der Bildsensor wird im schraffierten Bereich J′ ange
ordnet, der einen Winkel größer als der Grenzwinkel hat.
Daher wird das auf die Grenzfläche an Stellen auffallendes
Licht, an denen der Handteller direkt die Grenzfläche be
rührt, in alle Richtungen gestreut, wobei das gesamte auf
Orte der Grenzfläche auffallende Licht, an denen die Hand
fläche die Grenzfläche berührt, in Richtung des Bildsensors
reflektiert wird.
Auf dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind die grauen Berei
che Abschnitten der Hand zugeordnet, die direkt die Grenz
fläche MN berühren. Die weißen Bereiche sind den Linien und
Falten der Handfläche zugeordnet, die nicht die Grenzfläche
MN berühren.
Bei der zweiten Anordnung ist die Lichtquelle so angeord
net, daß die Lichtstrahlen auf die Grenzfläche MN unter ei
nem Einfallswinkel einfallen, der größer als der Grenzwin
kel ist. Der Bildsensor wird in einem Bereich angeordnet,
in welchem die internen total reflektierten Lichtstrahlen
nicht reflektiert werden, d. h. in einem Bereich, welcher
dem gepunkteten Bereich J entspricht. Der Bildsensor liegt
auf derselben Seite des Prismas wie die Lichtquelle. In
ähnlicher Weise wie bei der ersten Anordnung wird das auf
die Grenzfläche an Stellen einfallende Licht, an denen die
Handfläche direkt die Grenzfläche berührt, in alle Richtun
gen gestreut. Jedoch wird Licht, das auf Stellen der Grenz
fläche einfällt, die von der Handfläche nicht kontaktiert
wird, vom Bildsensor weg reflektiert.
In dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind graue Bereiche Ab
schnitten der Handfläche zugeordnet, die direkt die Grenz
fläche MN berühren. Schwarze Bereiche sind Linien und Fal
ten der Handfläche zugeordnet, die die Grenzfläche MN nicht
berühren.
Bei der dritten Anordnung ist die Lichtquelle so plaziert,
daß Lichtstrahlen auf die Grenzfläche MN unter einem Ein
fallswinkel einfallen, der kleiner als der Grenzwinkel ist.
Der Bildsensor ist im schraffierten Bereich J′ angeordnet,
der einen Winkel größer als der Grenzwinkel hat.
Ähnlich der zweiten Anordnung wird auf Stellen der Grenz
fläche einfallendes Licht, an denen die Handfläche direkt
die Grenzfläche berührt, in alle Richtungen gestreut. Das
auf Stellen der Grenzfläche einfallende Licht, an denen die
Handfläche nicht in Kontakt mit ihr steht, wird außerhalb
des schraffierten Bereichs J′ übertragen, wie in Fig. 5
dargestellt ist, und daher weg vom Bildsensor reflektiert.
Auf dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind die grauen Berei
che Abschnitten der Handfläche zugeordnet, die direkt mit
der Grenzfläche MN in Berührung stehen. Die schwarzen Be
reiche sind den Linien und Falten der Handfläche zugeord
net, die nicht die Grenzfläche MN berühren.
Bei der zweiten und dritten Anordnung erscheinen die erfaß
ten Bilder gleich. Jedoch ist zu beachten, daß wegen des
Unterschieds im Einfallswinkel des von der Lichtquelle her
kommenden Lichtes die dritte Anordnung zum Ergebnis führt,
daß mehr gestreute Lichtstrahlen, die von Abschnitten der
Handfläche reflektiert werden, die direkt die Grenzfläche
MN berühren, durch den Bildsensor detektiert werden. Daher
kann bei Verwendung der dritten Anordnung ein höherer Bild
kontrast erreicht werden.
Fig. 9 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Bilderfas
sungseinrichtung 1 nach der Erfindung. Die Einrichtung 1
enthält ein Prisma 2, eine Lichtquelle 6, ein Projektions
objektiv 7, ein das Bild erzeugende Objektiv 8, einen Bild
sensor 9 und einen Schalter 10. Das Prisma 2 hat eine plane
Oberfläche 4, durch das Licht in das Prisma 2 von der
Lichtquelle 6 eintritt. Ferner hat das Prisma 2 eine Ober
fläche 5, durch die das Licht das Prisma 2 verläßt und
durch den Bildsensor 9 erfaßt wird, sowie eine gekrümmte
Erfassungsfläche 3, auf welcher der Handteller 11 angeord
net wird. Ein Bild des Handtellers 11 wird durch den Bild
sensor 9 erfaßt. Die dem erfaßten Bild entsprechenden Daten
werden auf dem Monitor 12 dargestellt, im Speicher 13 ge
speichert und unter Verwendung des Computers 14 weiterver
arbeitet.
Die Lichtquelle 6 kann eine Leuchtstofflampe, eine Glüh
lampe, eine lichtemittierende Diode, eine Elektroluminis
zenzlampe, eine Lasereinheit oder eine beliebige andere
Lichtquelle sein. Der Bildsensor ist ein CCD-Sensor oder
ein ähnlicher Typ von Bilderzeugungsvorrichtung, die ein
optisches Bild erfaßt und ein dementsprechendes elektri
sches Signal ausgibt.
Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung
der vorgenannten Elemente. Fig. 11 zeigt eine schematische
Seitenansicht dieser Anordnung.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten ersten Ausführungsbei
spiel sind die Elemente so angeordnet, daß sie der oben ge
nannten dritten Anordnung genügen. Die Lichtquelle 6 und
das Projektionsobjektiv 7 sind so positioniert, daß die un
ter einem Einfallswinkel von 0° in die plane Oberfläche 4
eintretenden Lichtstrahlen im rechten Winkel durch die der
planen Oberfläche 4 gegenüberliegenden planen Oberfläche 5
reflektiert werden und dann auf die gekrümmte Fläche 3 ein
fallen. Ein Teil der von der gekrümmten Fläche 3 reflek
tierten Strahlen, welcher dem Bereich des Handtellers 11
entspricht, der die gekrümmte Fläche 3 berührt, wird ge
streut und fällt auf das Objektiv 8 und den Bildsensor 9.
Da das Objektiv 8 und der Bildsensor 9 in einem Winkelbe
reich angeordnet sind, dessen Winkel gegenüber der Normalen
größer als der Einfallsgrenzwinkel sind, werden die von der
gekrümmten Fläche 3 von Regionen, die nicht vom Handteller
11 berührt werden, reflektierten Strahlen nicht durch den
Bildsensor 9 erfaßt.
Der Schalter 10 wird verwendet, um den Betrieb des Gerätes
zu starten, bei dem der Handteller beleuchtet und das re
flektierte Bild erfaßt wird. Der Schalter 10 ist so ange
ordnet, daß er durch eine Fingerspitze betätigt werden
kann, wenn der Handteller auf der gekrümmten Fläche 3 ange
ordnet ist. Der Schalter 10 kann ein einfacher Druckknopf,
ein fotoelektrischer Schalter, der die Fingerkuppe erfaßt,
ein fotoelektrischer oder ein statischer Schalter sein, der
das Vorhandensein der Fingerspitze durch Änderung der Kapa
zität erfaßt. Die Lage des Schalters 10 ist nicht auf die
in den Fig. 9 und 10 dargestellte Anordnung beschränkt.
Weiterhin kann der Schalter 10 weggelassen werden, wenn ein
anderes Verfahren der Betätigung der Bilderfassungseinrich
tung vorgesehen ist, beispielsweise eine Tastatur zur Ein
gabe einer Identifikationsnummer.
Die vom Bildsensor 9 ausgegebenen Daten werden auf dem Mo
nitor 12 dargestellt und im Speicher 13 abgespeichert. Der
Computer 14 greift auf die im Speicher 13 gespeicherten Da
ten zu und ermittelt Signifikanz- oder Hauptwerte aus den
Daten.
Der Computer 14 kann auch ermittelte signifikante Werte
oder Hauptwerte speichern, um verschiedene Personen zu re
gistrieren, die das System benutzen. Weiterhin können wäh
rend einer Überprüfungsphase die erfaßten Daten mit regi
strierten Daten verglichen und festgestellt werden, ob die
Person ein registrierter Anwender des Systems ist. Dieser
Prozeß des Registrierens und des Überprüfens einer Person
wird weiter unten noch weiter erläutert.
Der Monitor 12 dient zur Überprüfung der erfaßten Daten,
hauptsächlich während der Registrierung von Personen, und
wird nicht benötigt, wenn die Identifikationseinrichtung 1
ausschließlich zur Überprüfung einer Identität verwendet
wird. Die Anzeigeeinheit 15 kann dazu verwendet werden, den
Betriebsablauf während der Registrierungsphase darzustellen
und um Bestätigungsinformation sowie weitere Informationen
während der Überprüfungsphase anzuzeigen.
Fig. 12 zeigt ein Netzwerk mit Bilderfassungseinrichtungen
1, die an einen einzigen Monitor 12, Speicher 13 und Compu
ter 14 angeschlossen sind. Das Netz kann in einem Sicher
heitssystem verwendet werden, um die Identität von Personen
zu überprüfen, die Zugang zu einem Sicherheitsbereich wün
schen. Jede Einrichtung 1 wird in der Nähe einer Tür ange
ordnet, und die Zugangsberechtigung erfolgt durch den Com
puter 14.
Ein noch komplexeres System kann durch den Zusammenschluß
von in Fig. 12 gezeigten Netzwerken aufgebaut werden. Ein
solches Beispiel ist in Fig. 13 dargestellt. Bei diesem
System sind die Computer 14 zu einem Netzwerk zusammenge
schlossen, so daß Daten, die sich auf die jeweilige Identi
tät von Personen beziehen, aufgeteilt werden können. Dies
führt dazu, daß einer Person, deren Identität durch einen
Computer registriert worden ist, Zugang zu allen Sicher
heitsbereichen ermöglicht werden kann, die durch sämtliche
Computer 14 gesteuert sind.
Der Betrieb der Bilderfassungseinrichtung 1 wird im folgen
den unter Bezugnahme auf die Fig. 14A und 14B erläutert.
Die Fig. 14A beschreibt den Ablauf bei der Registrierung
von Daten, d. h. das Abspeichern eines Handlinienmusters in
einer Datenbank, für eine Person. In Schritt S1 wird die
Eingabe einer Identifikationsnummer ID zur Identifikation
einer bestimmten Person angefordert. Die Identifikations
nummern ID können durch eine Tastatur oder durch das Ausle
sen von Magnetkarten oder anderen Identifikationskarten
eingegeben werden. Nach der Eingabe der Identifikationsnum
mer ID wird der Handteller 11 auf die gewölbte Oberfläche 3
gelegt und die Lichtquelle 6 in Schritt S2 eingeschaltet,
wenn der Schalter 10 das Vorhandensein eines Fingers fest
stellt. Das Bild des Handlinienmusters des Handtellers 11
wird danach erfaßt. Die Steuerung der Ablaufschritte beim
Registrieren können entweder durch die Identifikationsein
richtung 1 selbst erfolgen oder durch die Eingabe einer
Identifikationsnummer in Schritt S1 ausgelöst werden.
In Schritt S2 wird das Bild des Handlinienmusters durch das
Objektiv 8 übertragen und durch den Bildsensor 9 detek
tiert. Die vom Bildsensor 9 ausgegebenen Daten werden im
Speicher 13 gespeichert. Nach Abschluß des Bildeingabevor
ganges informiert eine Anzeige (nicht dargestellt) die Per
son, daß die Eingabe des Handlinienmusterbildes abgeschlos
sen ist. Die Registrierung kann auf dem Monitor 12 beobach
tet werden, um festzustellen, ob ein Bild guter Qualität
vorliegt. Falls dies nicht zutrifft, kann der Bildeingabe
vorgang wiederholt werden, bis ein Bild guter Qualität vor
liegt.
In Schritt S3 werden die im Speicher 13 abgespeicherten
Bilddaten durch den Computer 14 weiterverarbeitet, um die
Bildqualität zu verbessern. Fig. 15A zeigt ein Beispiel
für von dem Bildsensor 9 erfaßte Bilddaten. Das Handlinien
musterbild enthält sowohl viele feine Linien als auch die
drei Haupthandlinien 16, 17 und 18. Die Bilddaten des Hand
linienmusterbildes werden dann reduziert und weiterverar
beitet, um die feinen Linien zu entfernen, wie in Fig. 15B
gezeigt ist. Danach werden die Bilddaten bzw. das Bild ge
dehnt oder verkleinert, um das Bild weiter zu verbessern,
wie in Fig. 15C beispielhaft gezeigt ist. Obwohl Fig. 15C
nur die drei Hauptlinien der Hand zeigt, können auch wei
tere Handlinien nach dem Dehnungs-/Verkleinerungsprozeß
noch vorhanden sein und ausgewählt werden, um noch mehr In
formationen über die Identität einer Person auszuwerten.
Im Schritt S4 werden signifikante Punkte oder auch Haupt
punkte genannt (vgl. die durch Nummern (1) bis (6) in Fig.
16 gezeigten Hauptpunkte) durch ein Spurverfolgungsverfah
ren erfaßt, um signifikante Werte oder Hauptwerte zu ermit
teln. Die Hauptpunkte können in Endpunkte (1) und Verbin
dungspunkte (2) eingeteilt werden und werden nacheinander
vom innersten Kreis bis zum äußersten Kreis numeriert, wie
in Fig. 17 gezeigt ist. Als Hauptwerte können verwendet
werden: Die Zahl oder spezielle Koordinaten der durch
schwarze Punkte in Fig. 16 dargestellten Hauptpunkte; die
Ortskoordinaten von Teilungspunkten, die von jedem Haupt
punkt ausgehende Verzweigungen festlegen und durch Stern
chen in Fig. 17 gekennzeichnet sind; Vektoren der Verzwei
gungen, die durch Pfeile gekennzeichnet sind oder Beziehun
gen der in Fig. 18 gezeigten Hauptpunktverbindungen; die
Winkel zwischen Vektoren, in Fig. 18 durch (a) bis (d) ge
kennzeichnet, und/oder die Winkel (mit der Basislinie h=o
bei diesem Beispiel) zwischen geradlinigen Segmenten, die
Teilungspunkte verbinden und mit (e) bis (i) in Fig. 19
bezeichnet sind. Diese Hauptwerte können individuell oder
in Kombination als Informationen zur Identifikation verwen
det werden.
In Schritt S5 (Fig. 14A) werden die ermittelten Hauptwerte
gespeichert, und die Registrierungsphase wird beendet. Die
Hauptwerte können auf einer Magnetplatte oder auf einem
ähnlichen Aufzeichnungsmedium zusammen mit der Identifika
tionsnummer ID aufgezeichnet und in einer Datenbank abge
speichert werden. Die Datenbank kann zu einer späteren Zeit
zur Überprüfung der Identität einer Person verwendet wer
den.
Fig. 14B zeigt einen Ablauf zur Überprüfung der Identität
einer Person. Die Schritte S1 bis S4 stimmen mit denen für
das beschriebene Registrierungsverfahren überein und werden
nicht nochmal erläutert. In Schritt S6 werden die Haupt
werte, die für die für die Identität der zu überprüfenden
Person spezifisch sind, aus dem gespeicherten Datensatz un
ter Verwendung der Identifikationsnummer ID als Schlüssel
wort aufgerufen. In Schritt S7 werden die aufgerufenen
Hauptwerte mit Hauptwerten verglichen, die aus den eingege
benen Daten extrahiert worden sind. Wenn die Daten vergli
chen werden, wird eine gewisse Toleranz für das exakte
Übereinstimmen der Bilder zugestanden, denn wegen einer
kleinen Verdrehung des Handtellers 11 ergeben sich gering
fügig unterschiedlich erfaßte Daten, die von denen während
der Registrierung gespeicherten Daten abweichen können. Der
Überprüfungsschritt kann mehrfach wiederholt werden, um we
gen der Handflächenbewegung auftretende Unterschiede in den
erfaßten Daten auszugleichen.
In Schritt S8 wird festgestellt, ob die Identität der Per
son verifizierbar ist. Wenn die Identität der Person über
einstimmt (Schritt S8: JA), dann geht die Steuerung weiter
zu Schritt S9, und das System gestattet der Person Zutritt
zu einem Sicherheitsbereich. Wenn die Identität der Person
nicht verifiziert werden kann (Schritt S8: NEIN) so ver
zweigt die Steuerung zu Schritt S10, in welchem das System
den Zugang zu einem Sicherheitsbereich etc. nicht zuläßt.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die
Bilddaten weiterverarbeitet und die Hauptwerte bestimmt.
Danach werden die Hauptwerte komprimiert und abgespeichert.
Durch das Komprimieren der Hauptwertdaten kann die Zeit zum
Überprüfen der Identität einer Person verkürzt werden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,
welches in Fig. 20 dargestellt ist, sind die Lichtquelle
6, die Projektions-Linsengruppe 7, das Objektiv 8 und der
Bildsensor 9 gemäß der weiter oben beschriebenen zweiten
Anordnung angeordnet. Licht der Lichtquelle 6 trifft auf
die plane Oberfläche 5 auf und wird so gebrochen, daß es
auf die gewölbte Fläche 3 einfällt. Die Lichtstrahlen mit
Einfallswinkel auf die gewölbte Fläche 3 größer als der
Grenzwinkel werden intern durch Abschnitte der gewölbten
Oberfläche, die nicht den Handteller 11 berühren, total re
flektiert und treten durch die plane Oberfläche 4 auf der
anderen Seite des Prismas 2 aus. Die Lichtstrahlen, die
auf Abschnitte der gewölbten Fläche 3 einfallen, die den
Handteller 11 berühren, werden in alle Richtungen reflek
tiert. Daher treten einige dieser reflektierten Lichtstrah
len durch die plane Oberfläche 5 aus und fallen auf das Ob
jektiv 8 und den Bildsensor 9. Daher entsprechen die vom
Bildsensor 9 im Handlinienmusterbild dargestellten grauen
Bereiche den Abschnitten des Handtellers 11, die direkt mit
der gewölbten Fläche 3 in Berührung stehen, während die
schwarzen Bereiche Linien und Falten des Handtellers 11
entsprechen, die die gewölbte Fläche 3 nicht berühren.
Fig. 21 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel nach der Er
findung. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elemente
nach der weiter oben beschriebenen dritten Anordnung posi
tioniert. Demgemäß sind die Lichtquelle 6 und das Projekti
onsobjektiv 7 so angeordnet, daß die Lichtstrahlen auf die
plane Oberfläche 4 einfallen und dann so gebrochen werden,
daß sie auf die gewölbte Oberfläche unter einem Winkel ein
fallen, der kleiner als der Grenzwinkel ist. Das Objektiv 8
und der Bildsensor 9 sind so positioniert, daß sie nur
Licht empfangen, das an der Innenseite der gewölbten Fläche
3 unter einem Winkel reflektiert wird, der größer als der
Grenzwinkel ist. Dies ist ähnlich der Anordnung, welche im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
worden ist.
Die Lichtstrahlen, die auf Abschnitte auf der gewölbten
Oberfläche 3 auftreffen, die nicht vom Handteller 11 be
rührt werden, werden teilweise reflektiert und treten durch
die plane Oberfläche 5 hindurch. Teilweise werden sie über
tragen und treffen auf die Oberfläche des Handtellers 11
auf, der nicht die gewölbte Oberfläche 3 berührt.
Die auf Abschnitte der gewölbten Oberfläche 3 auftreffenden
Lichtstrahlen, die mit dem Handteller 11 in Kontakt stehen,
werden in alle Richtungen reflektiert. Da das Objektiv 8
und der Bildsensor 9 in einem Winkelbereich angeordnet
sind, dessen innere Grenzfläche einen Winkel zur Normalen
hat, der größer als der Einfallsgrenzwinkel ist, empfängt
der Bildsensor 9 keine Lichtstrahlen aus dem Bereich, in
welchem der Handteller 11 nicht die gewölbte Fläche 3 be
rührt, sondern empfängt nur gestreute Lichtstrahlen aus dem
Bereich, der den Handteller 11 berührt und dessen Licht
durch die plane Oberfläche 5 hindurchtritt.
Um den Bedingungen der weiter oben beschriebenen dritten
Anordnung zu genügen, können die Lichtquelle 6 und das Pro
jektionsobjektiv 7 so angeordnet sein, daß die Lichtstrah
len auf die plane Oberfläche 5 einfallen, wie durch unter
brochene Linien in Fig. 21 dargestellt ist. Weiterhin kön
nen sowohl die Lichtquellen 6 als auch die Projektionsob
jektive gleichzeitig verwendet werden, wie durch ganze und
unterbrochene Linien dargestellt ist.
Fig. 22 zeigt eine weitere Variante des dritten Ausfüh
rungsbeispiels, bei dem die Lichtquelle 6 und das Projekti
onsobjektiv 7 unterhalb des Prismas 2 angeordnet sind. In
allen diesen Fällen muß der Bildsensor 9 sorgfältig ange
ordnet werden, um zu vermeiden, daß Lichtstrahlen erfaßt
werden, die anfänglich durch die plane Fläche 5 reflektiert
werden.
Fig. 23 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauteile ent
sprechend der weiter oben beschriebenen ersten Anordnung
angeordnet. Daher wird Licht, das von der Lichtquelle 6
ausgesendet und durch das Projektionsobjektiv 7 gebrochen
wird, auf die gewölbte Oberfläche 3 so gerichtet, daß der
Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel ist. Weiterhin
sind das Objektiv 8 und der Bildsensor 9 derart angeordnet,
daß sie nur Licht empfangen, das von der Innenseite der ge
wölbten Oberfläche 3 mit einem Winkel größer als der Grenz
winkel reflektiert wird. Daher wird Licht, das auf Bereiche
der gewölbten Oberfläche 3 auftrifft, die mit dem Handtel
ler 11 in Berührung stehen, in alle Richtungen gestreut,
während das gesamte Licht, das auf Bereiche der gewölbten
Oberfläche 3 auffällt, welche der Handteller berührt, in
Richtung des Bildsensors 9 reflektiert wird.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein drei
eckförmiges Prisma 2 verwendet. Es kann jedoch auch eine
andere Prismengestalt eingesetzt werden. Beispielsweise
kann das Prisma 2 eine Trapezform, eine Pyramidenform oder
die Gestalt einer trapezförmigen Pyramide oder eine belie
big andere Form haben, welche die Bedingungen einer der
drei weiter oben beschriebenen Anordnungen erfüllt.
Ein fünftes und ein sechstes Ausführungsbeispiel sind in
den Fig. 24 und 25 gezeigt, die jeweils ein Prisma 2 un
terschiedlicher Gestalt verwenden. Beim fünften und sech
sten Ausführungsbeispiel fallen die Lichtstrahlen auf die
plane Oberfläche 4 auf und treten am Boden des Prismas 2
ein, wie in den Fig. 24 und 25 gezeigt ist. Die Licht
strahlen fallen dann auf die gewölbte Oberfläche 3 ein. Die
Lichtstrahlen, die auf Bereiche der gewölbten Oberfläche 3
auftreffen, die mit der Handfläche 11 in Kontakt stehen,
werden in alle Richtungen reflektiert, wie weiter oben be
schrieben. Das reflektierte Licht fällt dann auf das Objek
tiv 8 und wird durch den Bildsensor 9 detektiert.
Von den Lichtstrahlen, die auf Bereiche der gewölbten Ober
fläche 3 auftreffen, die nicht vom Handteller 11 berührt
werden, wird ein Teil reflektiert und ein Teil gebrochen,
wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel be
schrieben worden ist. Da das Objektiv 8 und der Bildsensor
9 in einem Winkelbereich positioniert sind, dessen innere
Grenzfläche einen Winkel zur Normalen hat, der größer als
der Einfallsgrenzwinkel ist, werden die von Regionen der
gewölbten Oberfläche 3 reflektierten Lichtstrahlen, die vom
Handteller 11 nicht berührt werden, durch den Bildsensor 9
nicht erfaßt.
Das in Fig. 26 dargestellte siebte Ausführungsbeispiel ist
ähnlich dem in Fig. 23 gezeigten vierten Ausführungsbei
spiel aufgebaut, ausgenommen, daß Lichtfänger 19 an den
Rändern der gewölbten Oberfläche 3 angeordnet sind, um die
Fläche der gewölbten Oberfläche 3 zu begrenzen, die be
leuchtet wird. Wenn die Lichtfänger 19 eingesetzt werden,
wird die beleuchtete Fläche der gewölbten Oberfläche 3 ver
kleinert. Daher kann die innere Grenzfläche der Region, die
ein akzeptierbares Positionieren des Bildsensors 9 defi
niert, näher an die Mitte des Prismas herangebracht werden,
mit anderen Worten wird der Bereich größer, in welchem der
Bildsensor 9 angeordnet werden und noch ordnungsgemäß das
Handlinienmusterbild erfassen kann.
Die Lichtfänger 19, die zum Abschatten dienen, können auch
als Führung zum Positionieren des Handtellers 11 auf der
gewölbten Oberfläche 3 verwendet werden.
Das siebte Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung von
Lichtfängern 19 zusammen mit dem ersten Ausführungsbei
spiel. Selbstverständlich können Abschattungselemente oder
Lichtfänger nach Art der Lichtfänger 19 bei allen Ausfüh
rungsbeispielen eingesetzt werden.
Die weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele verwen
den ein Prisma 2, das aus einem einzigen Block besteht.
Selbstverständlich ist es möglich, eine Kombination aus
zwei Prismen zu verwenden, um die gewünschte Prismenform zu
erzielen. Fig. 27 zeigt ein Prisma 2, welches aus einem
dreieckförmigen Prisma 2a und einem sphärischen Prisma 2b
besteht, die miteinander zu einem plankonvexen Prisma ver
bunden sind. Die Form der gewölbten Oberfläche 3 ist nicht
auf eine sphärische Form beschränkt, sondern kann rotati
onssymmetrisch asphärisch, elliptisch oder nicht symme
trisch asphärisch sein.
Die Höhe h zwischen dem Rand und der Mitte der gewölbten
Oberfläche 3 (vgl. Fig. 27) bis zur Spitze der gewölbten
Oberfläche kann so gewählt sein, daß die gewölbte Oberflä
che 3 an einen hohlen Handteller angepaßt ist. Im allgemei
nen liegt die Höhe h vorzugsweise im Bereich von 2 bis 8 mm.
Der Durchmesser w der gewölbten Oberfläche 3 sollte im Be
reich von 45 bis 75 mm liegen. Der Durchmesser w ist an den
Bereich des Durchmessers der gewölbten Oberfläche 3 ange
paßt, der beleuchtet wird und zum Erfassen des Bildes des
Handtellers 11 verwendet wird. Daher sind im Durchmesser w
die Abschnitte der gewölbten Oberfläche 3 nicht mit einge
schlossen, die durch Lichtfänger 19 gemäß dem siebten Aus
führungsbeispiel abgeschirmt sind.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sendet die
Lichtquelle 6 Licht auf die planen Flächen 4 oder 5 aus,
abhängig davon, welche der weiter vorne beschriebenen An
ordnungen gewählt wird. Es ist jedoch auch möglich, die
Lichtquelle 6 so anzuordnen, daß ihr Licht auf eine plane
Oberfläche 20 (Fig. 28) einfällt, vorausgesetzt, daß das
Licht gebrochen wird und auf die gewölbte Fläche 3 auf
trifft, wobei der Einfallswinkel die weiter oben beschrie
benen Bedingungen für die jeweilige Anordnung erfüllt.
Die Erfindung beschreibt eine Bilderfassungseinrichtung mit
einer gewölbten Oberfläche, auf die ein Handteller einer
Hand angeordnet wird. Durch Beleuchten der gewölbten Ober
fläche und Erfassen des reflektierten Lichts kann ein Hand
linienmuster des Handtellers detektiert werden. Durch An
ordnen des Bildsensors in einem Bereich, der außerhalb des
Strahlenganges von Licht liegt, das durch die gewölbte
Oberfläche infolge interner totaler Reflexion reflektiert
wird, kann das Hintergrundlicht abgeschirmt werden, wodurch
der Bildkontrast verbessert wird.
Die Identifikationseinrichtung nach der Erfindung hat einen
einfachen Aufbau und kann schnell und genau die Identität
einer Person überprüfen. Durch Verwenden der Bilder von
Handlinienmustern ist das Identifizierungsverfahren ein
fach, denn die zu identifizierende Person muß lediglich ih
ren Handteller auf die Einrichtung auflegen. Da weiterhin
Handlinienmuster leichter zu erfassen sind als Fingerab
drücke oder Muster der Augeniris, kann die Überprüfung der
Identität sehr schnell ausgeführt werden.
Claims (18)
1. Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen des Bildes eines
Handlinienmusters eines Handtellers, gekennzeichnet
durch einen optisch transparenten Körper (2) mit einem
Brechungsindex größer als der des den Körper umgebenden
Mediums und mit einer konvexen Oberfläche (3), auf der
der Handteller angeordnet wird, eine Lichtquelle (6)
zum Aussenden von Licht, wobei die Lichtquelle (6) so
angeordnet ist, daß das Licht aus dem Körper (2) auf
die konvexe Oberfläche (3) einfällt, und durch einen
Bildsensor (9) zum Erfassen von mindestens durch die
konvexe Oberfläche (3) reflektiertem Licht.
2. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein den Handlinien entsprechender Ab
schnitt des Handtellers die konvexe Oberfläche (3)
nicht berührt und daß ein anderer Abschnitt des Hand
tellers die konvexe Oberfläche (3) direkt berührt.
3. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) so angeordnet
ist, daß für jeden Punkt auf der konvexen Oberfläche
(3) der Lichteinfallswinkel größer als der Grenzwinkel
der Totalreflexion des Körpers (2) ist, und daß der
Bildsensor (9) so angeordnet ist, daß er ausschließlich
reflektiertes Licht empfängt, das einen Reflexionswin
kel größer als der Grenzwinkel hat.
4. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) und der Bildsen
sor (9) auf verschiedenen Seiten des Körpers (2) ange
ordnet sind, und daß der Bildsensor (9) außerdem Licht
empfängt, das durch die konvexe Oberfläche (3) an Stel
len intern total reflektiert wird, an denen der Hand
teller die konvexe Oberfläche (3) nicht berührt.
5. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) und der Bildsen
sor (9) auf derselben Seite des Körpers (2) angeordnet
sind, und daß der Bildsensor (9) ausschließlich Licht
empfängt, das durch den anderen Abschnitt des Handtel
lers reflektiert wird.
6. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle so angeordnet ist,
daß ihr Licht auf jeden Punkt der konvexen Oberfläche
(3) unter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel der
Totalreflexion des Körpers (2) einfällt, und daß der
Bildsensor (9) so angeordnet ist, daß ausschließlich
Licht erfaßt wird, das von dem anderen Teil des Hand
tellers mit einem Reflexionswinkel größer als der
Grenzwinkel reflektiert wird.
7. Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle
(6) eine Lampe und eine Brechungsvorrichtung (7) ent
hält, daß die Lampe Licht in Richtung der Brechungsvor
richtung (7) aussendet, die es in Richtung der konvexen
Oberfläche (3) bricht.
8. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) so angeordnet
ist, daß ihr Licht auf jeden Punkt der konvexen Ober
fläche (3) unter einem Einfallswinkel einfällt, der
kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion des Kör
pers (2) ist, und daß der Bildsensor (9) so angeordnet
ist, daß ausschließlich Licht erfaßt wird, das vom an
deren Teil des Handtellers mit einem Reflexionswinkel
größer als der Grenzwinkel reflektiert wird.
9. Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2)
ein Prisma (2) enthält, das die konvexe Oberfläche (3)
und mindestens zwei weitere, einander gegenüberliegende
Flächen (4, 5) umfaßt, und daß mindestens der Bildsen
sor (9) einer der zwei Flächen (4, 5) zugewandt ist.
10. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle der einen der beiden
Oberflächen (4, 5) zugewandt ist.
11. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) der anderen der
beiden Flächen (4, 5) zugewandt ist.
12. Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Körper (2) eine weitere Fläche
hat, welche die beiden Flächen (4, 5) und die konvexe
Oberfläche (3) schneidet, und daß die Lichtquelle (6)
der weiteren Fläche zugewandt ist.
13. Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtabschat
tungselemente (19) vorgesehen sind, die die konvexe
Oberfläche (3) begrenzen.
14. Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Luft
ist.
15. Identifikationssystem, gekennzeichnet durch eine Vor
richtung zum Erfassen des Linienmusters eines Handtel
lers, eine Vorrichtung zum Ermitteln von Eigenschaften
dieses Musters, eine Speichervorrichtung zum Speichern
von Daten über diese Eigenschaften, und durch eine Vor
richtung zum Vergleichen der Daten dieser Eigenschaften
eines Individuums mit den in der Speichervorrichtung
gespeicherten Daten.
16. Identifikationssystem nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erfassungsvorrichtung umfaßt: einen
optisch transparenten Körper (2) mit einem Brechungsin
dex größer als der eines den Körper umgebenden Mediums
und mit einer konvexen Oberfläche, auf der der Handtel
ler angeordnet wird, eine Lichtquelle zum Aussenden von
Licht, die so angeordnet ist, daß das Licht auf die
konvexe Oberfläche aus dem Körper (2) auffällt, und ei
nen Bildsensor zum Erfassen von mindestens durch die
konvexe Oberfläche (3) reflektiertem Licht.
17. Identifikationssystem nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lichtquelle so angeordnet ist, daß
ihr Licht auf jeden Punkt der konvexen Oberfläche (3)
unter einem Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel
des Körpers (2) einfällt, und daß der Bildsensor (3) so
angeordnet ist, daß er ausschließlich Licht empfängt,
das unter einem Reflexionswinkel größer als der Grenz
winkel reflektiert wird.
18. Identifikationssystem nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist,
daß ihr Licht auf jeden Punkt der konvexen Oberfläche
(3) unter einem Einfallswinkel auftrifft, der kleiner
als der Grenzwinkel des Körpers (2) ist, und daß der
Bildsensor (9) so angeordnet ist, daß er ausschließlich
Licht empfängt, das durch die konvexe Oberfläche mit
einem Reflexionswinkel größer als der Grenzwinkel re
flektiert wird.
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