DE4421242B4

DE4421242B4 - Bilderfassungseinrichtung für ein Identifikationssystem

Info

Publication number: DE4421242B4
Application number: DE4421242A
Authority: DE
Inventors: Takaomi Sekiya
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: DE4421242A1; US5526436A

Abstract

Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen des Bildes eines Handlinienmusters eines Handtellers einer Hand, mit einem Schalter (10) zum Einschalten der Bilderfassungseinrichtung, mit einem optisch transparenten Körper (2), der einen Brechungsindex größer als der des den Körper umgebenden Mediums und eine Oberfläche (3) hat, auf der der Handteller angeordnet wird, einer Lichtquelle (6), die so angeordnet ist, daß das von ihr ausgesendete Licht vom Inneren des Körpers (2) aus auf die Oberfläche (3) fällt, und mit einem Bildsensor (9) zum Erfassen von mindestens an der Oberfläche (3) reflektiertem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß der optisch transparente Körper (2) als Prisma ausgebildet ist, daß die Oberflache (3) des optisch transparenten Körpers (2) konvex geformt ist und daß der Schalter (10) so angeordnet ist, daß er mit der Spitze eines Fingers der Hand betätigbar ist, wenn der Handteller auf der konvex geformten Oberfläche (3) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderfassungseinrichtung 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.
Ferner betrifft die Erfindung ein Identifikationssystem mit einer solchen Einrichtung.
Eine Handfläche oder der Handteller hat drei Hauptlinien, die in der Handlesekunde als Kopflinie, Herzlinie und Lebenslinie 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 verwendet 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 Gruppe mechanischer Zeilensensoren die Oberfläche des Handtellers abtasten, um Handlinien zu erfassen. Die mechanischen Abtastsysteme können jedoch nicht die Handlinien oder die Handlinienmuster schnell lesen, denn die Fläche des Handtellers 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 Handlinienmusters leidet.

Ein weiteres Verfahren zum Erfassen des Handlinienmusters verwendet ein optisches Abtastsystem. Bei diesem System wird der Handteller auf eine Flachglasoberfläche, die ähnlich dem ebenen Glasfenster einer Kopiermaschine ist, gelegt, um die Handfläche abzutasten. Dieses System kann jedoch 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 erfaßt oder haben geringen Kontrast, wodurch die Genauigkeit des Bildes der abgetasteten Handfläche verringert wird.

Aus der Druckschrift US 3581282 A ist eine Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen des Bildes eines Handlinienmusters eines Handtellers bekannt. Diese Bilderfassungseinrichtung hat einen optisch transparenten Körper in Form eines Prismas, eine Lichtquelle sowie einen Fotodetektor. Als Auflagefläche für den Handteller dient eine Oberfläche des Prismas, welche die Prismenhypotenuse bildet und somit eben ausgebildet ist.

In der Druckschrift DE 36 33 360 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, die der Absicherung unbefugter Benutzung von Zahlungskonten, Räumlichkeiten und Geräten dienen. Dabei wird der Hautwiderstand mittels Pulssensoren und Meßstreifen gemessen. In dieser Druckschrift ist eine Handauflage offenbart, welche die Form eines drehbaren Zylin ders hat. Durch Drehen des Zylinders kann die Handauflagefläche durch eine Desinfektionslösung bewegt werden.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die nachveröffentlichten Druckschriften WO 93/16441 A1 und EP 0 617 919 A2 verwiesen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bilderfassungseinrichtung zu schaffen, mit der das Abtasten einer Handfläche schnell und genau erfolgen kann, sowie ein Identifikationssystem mit einer solchen Einrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1

und des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:
1 den von Licht zwischen einem Prisma und Luft zurückgelegten Lichtweg anhand eines Strahlendiagramms,
2 die Bedingungen zum Erreichen einer totalen Lichtreflexion für die in 1 gezeigten Strahlen,
3 die Beziehung zwischen der Lage einer Lichtquelle und einem kritischen Einfallswinkel des Strahlengangs für verschiedene Punkte längs einer Grenzschicht zwischen Prisma und Luft,
4 Bereiche, in denen die Lichtquelle positioniert werden kann, um die Erfordernisse für eine interene Totalreflexion zu erfüllen,
5 einen Bereich, an welchem Licht, das an der Grenzfläche infolge Totalreflexion reflektiert worden ist, das Prisma verläßt,
6 den Strahlengang von Licht, das auf die Grenzschicht aus Luft auf das Prisma einfällt,
7 den Strahlengang, wenn ein Handteller auf das Prisma gelegt wird,
8 den Strahlendiagramm, bei dem Licht aus einem Bereich auf eine Ebene MR des Prismas einfällt,
9 schematisch eine Anordnung eines Prismas, einer Lichtquelle und eines Detektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 eine perspektivische Ansicht des Prismas, der Lichtquelle und des Detektors nach 9,
11 eine Bilderfassungseinrichtung mit einem Prisma, einer Lichtquelle und einer Detektoranordnung nach 9,
12 ein Netz mehrerer Bilderfassungseinrichtungen, die durch einen einzigen Computer gesteuert werden,
13 ein Netz mehrerer Bilderfassungseinrichtungen, die durch mehrere Computer gesteuert werden,
14A und 14B Flußdiagramme des Ablaufprogramms nach der Erfindung,
15A ein durch den Detektor erfaßtes Handlinienmuster,
15B ein digitalisiertes Bild des Handlinienmusters nach 15A,
15C das digitalisierte Bild nach 15B nach einem Vergrößerungs-/Verkleinerungsprozeß,
16 Hauptpunkte des Bildes nach 15C,
17 Hauptwerte, die aus den Hauptpunkten nach
16 ermittelt und als Koordinatenwerte interpretiert werden,
18 aus den Hauptpunkten nach 16 ermittelte Hauptwerte, die als Vektoren inter pretiert werden, welche die Hauptpunkte verbinden,
19 Hauptwerte, die Winkel von Linien darstellen, welche Teilungspunkte verbinden,
20 eine schematische Darstellung des Aufbaus mit Prisma, Lichtquelle und Detektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
21 eine schematische Darstellung des Aufbaus mit Prisma, Lichtquelle und Detektor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
22 eine Variante des dritten Ausführungsbeispiels nach 21,
23 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels mit einem Prisma, einer Lichtquelle und einem Detektor,
24 ein fünftes Ausführungsbeispiel,
25 ein sechstes Ausführungsbeispiel,
2b ein siebtes Ausführungsbeispiel,
27 eine Darstellung eines Prismas, welches durch Kombination zweier Prismen unterschiedlicher Gestalt entstanden ist, und
28 eine dreidimensionale Darstellung des Prismas nach 20, das aus einer zur Beleuchtungsebene nach 20 senkrechten Ebene beleuchtet wird.
In 1 ist in einem Strahlendiagramm der Strahlengang des einfallenden, des gebrochenen und des reflektierten Lichtes dargestellt, wenn Licht auf eine Grenzschicht zweier Medien mit unterschiedlichen Brechungindizes einfällt. Die Punkte M und N liegen auf der Grenzschicht. Das Medium mit dem Brechungsindex n ist optisch durchlässig, beispielsweise 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 Grenzwinkel β und werden daher gemäß dem Prinzip der internen Totalreflexion 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 2 dargestellt ist, werden die Lichtstrahlen, die gemäß der internen Totalreflexion reflektiert werden, über Regionen (1) und (4) übertragen, während die Lichtstrahlen, die gebrochen werden, über die Regionen (2), (3) und (5) übertragen werden.
1 und 2 zeigen einfallendes Licht am Punkt t. Das Strahlendiagramm kann für sämtliche Punkte längs der Grenzfläche MN angewendet werden. In 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 Transmissionswinkel der einfallenden Lichtstrahlen gemessen am Punkt O ändern sich an jedem Punkt längs der Grenzfläche MN, während der Grenzwinkel β unverändert bleibt. Die Regionen (1) bis (5) gemäß Definition in 2 ändern sich daher für jeden Punkt längs der Grenzfläche MN.
Zum Beispiel, wenn eine Punktlichtquelle Lichtstrahlen S aussendet (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 3 dargestellt ist, so pflanzen sich die Lichtstrahlen längs der ganz ausgezogenen Linien in der Zeichnung fort und fallen längs aller Punkte der Grenzfläche MN unter einem Winkel ein, der größer als der Grenzwinkel β ist. Es werden sämtliche auf die Grenzfläche MN einfallenden Lichtstrahlen S' intern total reflektiert.
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 übergeht. Wenn eine Lichtquelle im schraffierten Bereich J' angeordnet wird, wird sämtliches, auf alle Punkte längs der Grenzfläche MN einfallendes Licht total intern reflektiert.
Die 4 zeigt einen Querschnitt eines Prismas. Da das Prisma dreidimensional ist, ergeben sich für den gepunkteten Bereich J und den schraffierten Bereich J' Volumina, die durch Rotieren der jeweiligen Bereiche um die Achse OY definiert sind.
In 5 ist als Austrittswinkel θ 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 θ ist durch die folgende Gleichung (2) definiert: θ = (π/2)-α+sin-1{nsin(α-γ-ϕ)} (2),worin γ der Einfallswinkel am Punkt t, α der Winkel zwischen 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 einem Winkel θ_k aus. Wenn der Eintrittswinkel größer als der Grenzwinkel β ist, wird der Winkel θ kleiner als θ_k. Andererseits wird, wenn der Einfallswinkel kleiner als der Grenzwinkel β ist, der Winkel θ größer als θ_k.
In ähnlicher Weise sind die Winkel θ der am Punkt N unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel β einfallenden Lichtstrahlen im Bereich θ_pu<θ<θ_pd definiert. θ_pu ist der Austrittswinkel des Lichtstrahls, der am Punkt N mit einem Einfallswinkel γ nahe π/2 einfällt. θ_pd ist der Austrittswinkel des Lichtstrahls, der am Punkt N mit einem Einfallswinkel γ nahe dem Grenzwinkel β einfällt. Wenn der Einfallswinkel im Punkt N kleiner als der Grenzwinkel β ist, dann ist der Winkel θ als θ>θ_pd definiert.
In 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 Q_out der an der Grenzfläche MN reflektiert wird, und den gebrochenen Lichtstrahl Q_in 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 Brechungswinkel τ von 0 nach β. Der Winkelbereich der gebrochenen Strahlen Q_in ist auf die Regionen (2) und (3) gemäß 2 begrenzt. Diese Regionen ändern sich abhängig von der Änderung der Winkel der Normalen (gemessen in bezug auf die Normale im Punkt t₀) eines jeden Punktes längs der Grenzfläche MN. Weiterhin werden alle an einem beliebigen Punkt längs der Grenzfläche MN einfallenden Lichtstrahlen so gebrochen, daß sie nur innerhalb des gepunkteten Bereichs S in 4 übertragen werden.
7 zeigt im oberen Teil der Zeichnung einen Handteller, der die Grenzfläche MN berührt. Einige Abschnitte des Handtellers berühren direkt die Grenzfläche MN, während andere Abschnitte, insbesondere die Handlinien und die Falten, nicht in Kontakt mit der Grenzfläche MN treten.
Das durch die nicht mit der Grenzfläche in Kontakt stehenden Linien und Falten reflektierte Licht folgt dem in 6 gezeigten Strahlengang. In 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 reflektierten Lichtstrahlen, die auf die Grenzfläche MN einfallen, 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 Θ, der sich auf die Tangente bei t₀ bezieht, ergibt sich aus der Gleichung (2a): θ = (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 reflektiert wurde. Der Austrittswinkel θ hängt also vom Reflexionswinkel 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 7 zu sehen ist, der sich vom Einfallswinkel γ unterscheidet. Daher wird in Gleichung (2a) der Brechungswinkel τ verwendet.
Wie sich aus dem Vorstehenden und der 6 ergibt, dringen die Lichtstrahlen nicht in den schraffierten Bereich J' (oder die Region (4) gemäß 2) ein. Somit gelangen die Lichtstrahlen von den Falten und den Handlinien, von peripheren Bereichen der Finger und vom Hintergrund nicht in den schraffierten Bereich J' in 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 ergibt sich daraus, daß der Brechungsindex der Hand von dem der Luft verschieden ist und daher der Grenzwinkel β ebenfalls 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 Handfläche berührt werden, in dem schraffierten Bereich J' detektiert 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' angeordnet werden.
8 zeigt auf die Grenzfläche MR des Prismas einfallende Lichtstrahlen. Die am Punkt x auf die Grenzfläche MR einfallenden Lichtstrahlen, die durch den schraffierten Bereich J' hindurchgehen, werden in den schraffierten Bereich j' im Prisma hinein gebrochen. Auf ähnliche Weise werden die am Punkt x der Grenzfläche MR einfallenden Lichtstrahlen, die durch den gepunkteten Bereich J hindurchgehen in den gepunkteten Bereich j im Prisma hinein gebrochen. Diese Bereiche sind durch die Winkel ξ auf beiden Seiten der Normalen am Punkt x definiert. Der Winkel ξ ist ein Grenzwinkel, der sich aus einer Gleichung (3) ähnlich der Gleichung (1) ergibt: ξ = sin-1(1/n) (3).
Da der Brechungsindex n mit dem in Gleichung (1) übereinstimmt, stimmt auch der Grenzwinkel β mit dem Winkel ξ überein.
In der vorangegangenen Beschreibung wurde jeweils ein einziger Lichtstrahl zur Erläuterung des Strahlenganges betrachtet. Bei den Ausführungsbeispielen wird jedoch eine Sammellinse verwendet, um den Lichtfluß zu bündeln. Daher müssen die Grenzstrahlen des Lichtflusses betrachtet werden, 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 Grenfläche MN unter einem Einfallswinkel einfallen, der größer als der Grenzwinkel ist. Der Bildsensor wird im schraffierten Bereich J' angeordnet, 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 berührt, in alle Richtungen gestreut, wobei das gesamte auf Orte der Grenzfläche auffallende Licht, an denen die Handfläche die Grenzfläche berührt, in Richtung des Bildsensors reflektiert wird.
Auf dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind die grauen Bereiche Abschnitten der Hand zugeordnet, die direkt die Grenzfläche 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 angeordnet, daß die Lichtstrahlen auf die Grenzfläche MN unter einem Einfallswinkel einfallen, der größer als der Grenzwinkel 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 Richtungen gestreut. Jedoch wird Licht, das auf Stellen der Grenzfläche einfällt, die von der Handfläche nicht kontaktiert wird, vom Bildsensor weg reflektiert.
In dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind graue Bereiche Abschnitten der Handfläche zugeordnet, die direkt die Grenzfläche MN berühren. Schwarze Bereiche sind Linien und Falten 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 Einfallswinkel 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 Grenzfläche 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 5 dargestellt ist, und daher weg vom Bildsensor reflektiert.
Auf dem vom Bildsensor erfaßten Bild sind die grauen Bereiche Abschnitten der Handfläche zugeordnet, die direkt mit der Grenzfläche MN in Berührung stehen. Die schwarzen Bereiche sind den Linien und Falten der Handfläche zugeordnet, die nicht die Grenzfläche MN berühren.
Bei der zweiten und dritten Anordnung erscheinen die erfaßten Bilder gleich. Jedoch ist zu beachten, daß wegen des Unterschieds im Einfallswinkel des von der Lichtquelle herkommenden 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 Bildkontrast erreicht werden.
9 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Bilderfassungseinrichtung 1 nach der Erfindung. Die Einrichtung 1 enthält ein Prisma 2, eine Lichtquelle 6, ein Projektionsobjektiv 7, ein das Bild erzeugende Objektiv 8, einen Bildsensor 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 Oberfläche 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 Bildsensor 9 erfaßt. Die dem erfaßten Bild entsprechenden Daten werden auf dem Monitor 12 dargestellt, im Speicher 13 gespeichert und unter Verwendung des Computers 14 weiterverarbeitet.
Die Lichtquelle 6 kann eine Leuchtstofflampe, eine Glühlampe, eine lichtemittierende Diode, eine Elektroluminiszenzlampe, 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 elektrisches Signal ausgibt.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung der vorgenannten Elemente. 11 zeigt eine schematische Seitenansicht dieser Anordnung.
Bei dem in 11 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Elemente so angeordnet, daß sie der oben genannten dritten Anordnung genügen. Die Lichtquelle 6 und das Projektionsobjektiv 7 sind so positioniert, daß die unter 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 einfallen. Ein Teil der von der gekrümmten Fläche 3 reflektierten Strahlen, welcher dem Bereich des Handtellers 11 entspricht, der die gekrümmte Fläche 3 berührt, wird gestreut und fällt auf das Objektiv 8 und den Bildsensor 9. Da das Objektiv 8 und der Bildsensor 9 in einem Winkelbereich 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 reflektierte Bild erfaßt wird. Der Schalter 10 ist so angeordnet, daß er durch eine Fingerspitze betätigt werden kann, wenn der Handteller auf der gekrümmten Fläche 3 angeordnet 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 Kapazität erfaßt. Die Lage des Schalters 10 ist nicht auf die in den 9 und 10 dargestellte Anordnung beschränkt. Weiterhin kann der Schalter 10 weggelassen werden, wenn ein anderes Verfahren der Betätigung der Bilderfassungseinrichtung vorgesehen ist, beispielsweise eine Tastatur zur Eingabe einer Identifikationsnummer.
Die vom Bildsensor 9 ausgegebenen Daten werden auf dem Monitor 12 dargestellt und im Speicher 13 abgespeichert. Der Computer 14 greift auf die im Speicher 13 gespeicherten Daten zu und ermittelt Signifikanz- oder Hauptwerte aus den Daten.
Der Computer 14 kann auch ermittelte signifikante Werte oder Hauptwerte speichern, um verschiedene Personen zu registrieren, die das System benutzen. Weiterhin können während einer Überprüfungsphase die erfaßten Daten mit registrierten 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.
12 zeigt ein Netzwerk mit Bilderfassungseinrichtungen 1, die an einen einzigen Monitor 12, Speicher 13 und Computer 14 angeschlossen sind. Das Netz kann in einem Sicherheitssystem verwendet werden, um die Identität von Personen zu überprüfen, die Zugang zu einem Sicherheitsbereich wünschen. Jede Einrichtung 1 wird in der Nähe einer Tür angeordnet, und die Zugangsberechtigung erfolgt durch den Computer 14.
Ein noch komplexeres System kann durch den Zusammenschluß von in 12 gezeigten Netzwerken aufgebaut werden. Ein solches Beispiel ist in 13 dargestellt. Bei diesem System sind die Computer 14 zu einem Netzwerk zusammengeschlossen, so daß Daten, die sich auf die jeweilige Identität von Personen beziehen, aufgeteilt werden können. Dies führt dazu, daß einer Person, deren Identität durch einen Computer registriert worden ist, Zugang zu allen Sicherheitsbereichen ermöglicht werden kann, die durch sämtliche Computer 14 gesteuert sind.
Der Betrieb der Bilderfassungseinrichtung 1 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 14A und 14B erläutert. Die 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 Identifikationsnummern ID können durch eine Tastatur oder durch das Auslesen von Magnetkarten oder anderen Identifikationskarten eingegeben werden. Nach der Eingabe der Identifikationsnummer 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 feststellt. Das Bild des Handlinienmusters des Handtellers 11 wird danach erfaßt. Die Steuerung der Ablaufschritte beim Registrieren können entweder durch die Identifikationseinrichtung 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 detektiert. Die vom Bildsensor 9 ausgegebenen Daten werden im Speicher 13 gespeichert. Nach Abschluß des Bildeingabevorganges informiert eine Anzeige (nicht dargestellt) die Person, daß die Eingabe des Handlinienmusterbildes abgeschlossen ist. Die Registrierung kann auf dem Monitor 12 beobachtet werden, um festzustellen, ob ein Bild guter Qualität vorliegt. Falls dies nicht zutrifft, kann der Bildeingabevorgang wiederholt werden, bis ein Bild guter Qualität vorliegt.
In Schritt S3 werden die im Speicher 13 abgespeicherten Bilddaten durch den Computer 14 weiterverarbeitet, um die Bildqualität zu verbessern. 15A zeigt ein Beispiel für von dem Bildsensor 9 erfaßte Bilddaten. Das Handlinienmusterbild enthält sowohl viele feine Linien als auch die drei Haupthandlinien 16, 17 und 18. Die Bilddaten des Handlinienmusterbildes werden dann reduziert und weiterverarbeitet, um die feinen Linien zu entfernen, wie in 15B gezeigt ist. Danach werden die Bilddaten bzw. das Bild gedehnt oder verkleinert, um das Bild weiter zu verbessern, wie in 15C beispielhaft gezeigt ist. Obwohl 15C nur die drei Hauptlinien der Hand zeigt, können auch weitere Handlinien nach dem Dehnungs-/Verkleinerungsprozeß noch vorhanden sein und ausgewählt werden, um noch mehr Informationen über die Identität einer Person auszuwerten.
Im Schritt S4 werden signifikante Punkte oder auch Hauptpunkte genannt (vgl. die durch Nummern (1) bis (6) in 16 gezeigten Hauptpunkte) durch ein Spurverfolgungsverfahren erfaßt, um signifikante Werte oder Hauptwerte zu ermit teln. Die Hauptpunkte können in Endpunkte (1) und Verbindungspunkte (2) eingeteilt werden und werden nacheinander vom innersten Kreis bis zum äußersten Kreis numeriert, wie in 17 gezeigt ist. Als Hauptwerte können verwendet werden: Die Zahl oder spezielle Koordinaten der durch schwarze Punkte in 16 dargestellten Hauptpunkte; die Ortskoordinaten von Teilungspunkten, die von jedem Hauptpunkt ausgehende Verzweigungen festlegen und durch Sternchen in 17 gekennzeichnet sind; Vektoren der Verzweigungen, die durch Pfeile gekennzeichnet sind oder Beziehungen der in 18 gezeigten Hauptpunktverbindungen; die Winkel zwischen Vektoren, in 18 durch (a) bis (d) gekennzeichnet, und/oder die Winkel (mit der Basislinie h=0 bei diesem Beispiel) zwischen geradlinigen Segmenten, die Teilungspunkte verbinden und mit (e) bis (i) in 19 bezeichnet sind. Diese Hauptwerte können individuell oder in Kombination als Informationen zur Identifikation verwendet werden.
In Schritt S5 (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 Identifikationsnummer ID aufgezeichnet und in einer Datenbank abgespeichert werden. Die Datenbank kann zu einer späteren Zeit zur Überprüfung der Identität einer Person verwendet werden.
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 Hauptwerte, die für die für die Identität der zu überprüfenden Person spezifisch sind, aus dem gespeicherten Datensatz unter Verwendung der Identifikationsnummer ID als Schlüsselwort aufgerufen. In Schritt S7 werden die aufgerufenen Hauptwerte mit Hauptwerten verglichen, die aus den eingege benen Daten extrahiert worden sind. Wenn die Daten verglichen werden, wird eine gewisse Toleranz für das exakte Übereinstimmen der Bilder zugestanden, denn wegen einer kleinen Verdrehung des Handtellers 11 ergeben sich geringfügig unterschiedlich erfaßte Daten, die von denen während der Registrierung gespeicherten Daten abweichen können. Der Überprüfungsschritt kann mehrfach wiederholt werden, um wegen der Handflächenbewegung auftretende Unterschiede in den erfaßten Daten auszugleichen.
In Schritt S8 wird festgestellt, ob die Identität der Person verifizierbar ist. Wenn die Identität der Person übereinstimmt (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 verzweigt 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 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 reflektiert und treten durch die plane Oberfläche 4 auf der anderern Seite des Prismas 2 aus. Die Lichtstrahlen, die auf Abschnitte der gewölbten Fläche 3 einfallen, die den Handteller 11 berühren, werden in alle Richtungen reflektiert. Daher treten einige dieser reflektierten Lichtstrahlen durch die plane Oberfläche 5 aus und fallen auf das Objektiv 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.
21 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elemente nach der weiter oben beschriebenen dritten Anordnung positioniert. Demgemäß sind die Lichtquelle 6 und das Projektionsobjektiv 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 einfallen, 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 berührt werden, werden teilweise reflektiert und treten durch die plane Oberfläche 5 hindurch. Teilweise werden sie übertragen 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 berührt, 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 Projektionsobjektiv 7 so angeordnet sein, daß die Lichtstrahlen auf die plane Oberfläche 5 einfallen, wie durch unterbrochene Linien in 21 dargestellt ist. Weiterhin können sowohl die Lichtquellen 6 als auch die Projektionsobjektive gleichzeitig verwendet werden, wie durch ganze und unterbrochene Linien dargestellt ist.
22 zeigt eine weitere Variante des dritten Ausführungsbeipiels, bei dem die Lichtquelle 6 und das Projektionsobjektiv 7 unterhalb des Prismas 2 angeordnet sind. In allen diesen Fällen muß der Bildsensor 9 sorgfältig angeordnet werden, um zu vermeiden, daß Lichtstrahlen erfaßt werden, die anfänglich durch die plane Fläche 5 reflektiert werden.
23 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauteile entsprechend 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 gewölbten Oberfläche 3 mit einem Winkel größer als der Grenzwinkel 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 dreieckförmiges 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 beliebig andere Form haben, welche die Bedingungen einer der drei weiter oben beschriebenen Anordnungen erfüllt.
Ein fünftes und ein sechstes Ausführungsbeispiel sind in den 24 und 25 gezeigt, die jeweils ein Prisma 2 unterschiedlicher Gestalt verwenden. Beim fünften und sechsten Ausführungsbeispiel fallen die Lichtstrahlen auf die plane Oberfläche 4 auf und treten am Boden des Prismas 2 ein, wie in den 24 und 25 gezeigt ist. Die Lichtstrahlen 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 beschrieben. Das reflektierte Licht fällt dann auf das Objektiv 8 und wird durch den Bildsensor 9 detektiert.
Von den Lichtstrahlen, die auf Bereiche der gewölbten Oberfläche 3 auftreffen, die nicht vom Handteller 11 berührt werden, wird ein Teil reflektiert und ein Teil gebrochen, wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben 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 26 dargestellte siebte Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem in 23 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel aufgebaut, ausgenommen, daß Lichtfänger 19 an den Rändern der gewölbten Oberfläche 3 angeordnet sind, um die Fläche der gewölbten Oberfläche 3 zu begrenzen, die beleuchtet wird. Wenn die Lichtfänger 19 eingesetzt werden, wird die beleuchtete Fläche der gewölbten Oberfläche 3 verkleinert. Daher kann die innere Grenzfläche der Region, die ein akzeptierbares Positionieren des Bildsensors 9 definiert, 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 Ausführungsbeispiel. Selbstverständlich können Abschattungselemente oder Lichtfänger nach Art der Lichtfänger 19 bei allen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.
Die weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden 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. 27 zeigt ein Prisma 2, welches aus einem dreickförmigen Prisma 2a und einem sphärischen Prisma 2b besteht, die miteinander zu einem plankonvexen Prisma verbunden sind. Die Form der gewölbten Oberfläche 3 ist nicht auf eine sphärische Form beschränkt, sondern kann rotationssymmetrisch asphärisch, elliptisch oder nicht symmetrisch asphärisch sein.
Die Höhe h zwischen dem Rand und der Mitte der gewölbten Oberfläche 3 (vgl. 27) bis zur Spitze der gewölbten Oberfläche kann so gewählt sein, daß die gewölbte Oberfläche 3 an einen hohlen Handteller angepaßt ist. Im allgemeinen liegt die Höhe h vorzugsweise im Bereich von 2 bis 8 mm.
Der Durchmesser w der gewölbten Oberfläche 3 sollte im Bereich von 45 bis 75 mm liegen. Der Durchmesser w ist an den Bereich des Durchmessers der gewölbten Oberfläche 3 angepaßt, 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 eingeschlossen, die durch Lichtfänger 19 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel 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 Anordnungen gewählt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Lichtquelle 6 so anzuordnen, daß ihr Licht auf eine plane Oberfläche 20 (28) einfällt, vorausgesetzt, daß das Licht gebrochen wird und auf die gewölbte Fläche 3 auftrifft, wobei der Einfallswinkel die weiter oben beschriebenen 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 Oberfläche und Erfassen des reflektierten Lichts kann ein Handlinienmuster des Handtellers detektiert werden. Durch Anordnen 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 einfach, denn die zu identifizierende Person muß lediglich ihren Handteller auf die Einrichtung auflegen. Da weiterhin Handlinienmuster leichter zu erfassen sind als Fingerabdrücke oder Muster der Augeniris, kann die Überprüfung der Identität sehr schnell ausgeführt werden.

Claims

Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen des Bildes eines Handlinienmusters eines Handtellers einer Hand, mit einem Schalter (10) zum Einschalten der Bilderfassungseinrichtung, mit einem optisch transparenten Körper (2), der einen Brechungsindex größer als der des den Körper umgebenden Mediums und eine Oberfläche (3) hat, auf der der Handteller angeordnet wird, einer Lichtquelle (6), die so angeordnet ist, daß das von ihr ausgesendete Licht vom Inneren des Körpers (2) aus auf die Oberfläche (3) fällt, und mit einem Bildsensor (9) zum Erfassen von mindestens an der Oberfläche (3) reflektiertem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß der optisch transparente Körper (2) als Prisma ausgebildet ist, daß die Oberflache (3) des optisch transparenten Körpers (2) konvex geformt ist und daß der Schalter (10) so angeordnet ist, daß er mit der Spitze eines Fingers der Hand betätigbar ist, wenn der Handteller auf der konvex geformten Oberfläche (3) angeordnet ist.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 Reflexionswinkel größer als der Grenzwinkel hat.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) und der Bildsensor (9) auf verschiedenen Seiten des Körpers (2) angeordnet sind, und daß der Bildsensor (9) außerdem Licht empfängt, das durch die konvexe Oberfläche (3) an Stellen intern total reflektiert wird, an denen der Handteller die konvexe Oberfläche (3) nicht berührt.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) und der Bildsensor (9) auf derselben Seite des Körpers (2) angeordnet sind, und daß der Bildsensor (9) ausschließlich Licht empfängt, das an dem anderen Teil des Handtellers reflektiert wird.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 Handtellers mit einem Reflexionswinkel größer als der Grenzwinkel reflektiert wird.
Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) eine Lampe und eine Brechungsvorrichtung (7) enthält und die Lampe Licht in Richtung der Brechungsvorrichtung (7) aussendet, die es in Richtung der konvexen Oberfläche (3) bricht.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß ihr Licht auf jeden Punkt der konvexen Oberfläche (3) unter einem Einfallswinkel einfällt, der kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion des Körpers (2) ist, und daß der Bildsensor (9) so angeordnet ist, daß ausschließlich. Licht erfaßt wird, das vom anderen Teil des Handtellers mit einem Reflexionswinkel größer als der Grenzwinkel reflektiert wird.
Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) mindestens zwei weitere, einander gegenüberliegende Flächen (4, 5) umfaßt, und daß mindestens der Bildsensor (9) einer der zwei Flächen (4, 5) zugewandt ist.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle der einen der beiden Flächen (4, 5) zugewandt ist.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) der anderen der beiden Flächen (4, 5) zugewandt ist.
Bilderfassungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, 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.
Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtabschattungselemente (19) vorgesehen sind, die die konvexe Oberfläche (3) begrenzen.
Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Luft ist.
Identifikationssystem mit einer Bilderfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Vorrichtung zum Ermitteln von Eigenschaften dieses Musters, einer Speichervorrichtung zum Speichern von Daten über diese Eigenschaften und einer Vorrichtung zum Vergleichen der Daten dieser Eigenschaften eines Individuums mit den in der Speichervorrichtung gespeicherten Daten.