Устройство для регистрации папиллярного узора
Полезная модель относится к области оптического формирования изображения и может быть использована для идентификации личности по отпечаткам пальцев в правоохранительных органах и системах ограничения доступа к защищаемым системам.
Устройство содержит последовательно расположенные источник света, пластину с входной, воспринимающей и выходной гранями, проекционную оптическую систему, состоящую из двух расположенных друг напротив друга зеркал и положительного оптического элемента между ними, и систему фотоприемных элементов, электрически соединенную с блоком обработки изображений. Технический результат, заключающийся в получении более полной картины папиллярного узора пальца, достигается благодаря тому, что на воспринимающей поверхности пластины выполнена канавка, форма которой представляет собой поверхность тела вращения, а продольная ось канавки ориентирована в направлении выходной грани пластины.
1 ил.
Заявляемая полезная модель относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники и может быть использована для идентификации личности по отпечаткам пальцев в системах, предназначенных для исключения несанкционированного доступа к ним случайных лиц, а также в правоохранительных органах.
Известны аналоги заявляемого устройства, например, устройство для реализации способа сканирования рисунка кожных линий по патенту РФ №2168206, МПК G06K 9/00, А61В 5/117 (опубл. 27.05.2001 г.), содержащее неподвижную опору, выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, источник и приемник излучения. При этом основание выполнено в виде цилиндра с возможностью поворота вокруг его оси на угол, обеспечивающий полное перемещение расположенной на нем анализируемой части тела (например, ладони или пальца) относительно потока сканирующего излучения. К недостатку аналога можно отнести то, что оно имеет большие габариты и сложную оптическую систему формирования плоского потока сканирующего излучения. Кроме этого, устройство содержит движущиеся друг относительно друга узлы, что усложняет его конструкцию.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути, выбрано устройство для регистрации папиллярного узора, описанное в патенте РФ на полезную модель №70447, МПК А61В 5/117, опубл. в 2008 г., содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, оптически прозрачную пластину с
воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, проекционную оптическую систему, содержащую положительный оптический элемент и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений. При этом у пластины нижняя грань является входной для освещающего излучения, верхняя грань является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, а одна из торцевых граней, являющаяся выходной для излучения гранью, выполнена с наклоном под острым углом к нижней грани. В выходной для излучения грани пластины выполнено углубление в форме рассеивающей линзы, а в проекционной оптической системе расположены напротив друг друга два зеркала, наклоненные так, что сформированное проекционной оптической системой изображение лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, при этом плоскость системы фотоприемных элементов параллельна верхней грани пластины, а источник света расположен под нижней гранью пластины напротив области размещения пальца.
Недостатком прототипа является то, что плоская верхняя грань пластины, воспринимающая отпечатки пальцев, не позволяет получить рисунок папиллярного узора боковых поверхностей пальца, примыкающих к ногтю, вследствие чего идентификация личности может быть затруднена из-за неполной картины папиллярного узора.
Задачей, решаемой полезной моделью, является получение более полной картины папиллярного узора пальца.
Достигается это тем, что в устройстве для регистрации папиллярного узора, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник излучения, оптически прозрачную пластину, проекционную оптическую систему с положительным оптическим элементом и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, причем у пластины нижняя грань является входной для излучения от источника излучения, расположенного под нижней гранью напротив области размещения пальца,
верхняя грань является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, одна из торцевых граней является выходной для излучения гранью и выполнена с наклоном под острым углом к нижней грани, при этом в выходной для излучения грани выполнено углубление в форме рассеивающей линзы, а в проекционной оптической системе располагаются напротив друг друга два зеркала, которые наклонены так, что сформированное проекционной оптической системой изображение лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, параллельной верхней грани пластины, дополнительно на верхней грани пластины выполнена канавка с формой поверхности тела вращения вокруг оси, ориентированной в направлении выходной грани пластины.
Суть полезной модели поясняется на фиг.1 и видах А и В. Устройство содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник излучения 1, пластину 2, одна из торцевых граней которой выполнена с наклоном (грань 3) под острым углом 
к нижней грани пластины 2, проекционную оптическую систему, содержащую отрицательную линзу 4, выполненную в виде углубления в грани 3 пластины 2, объектива 6 (положительный оптический элемент) и систему фотоприемных элементов 7, электрически соединенную кабелем 8 с блоком обработки изображений 9. Объектив 6 в простейшем случае может быть выполнен в виде положительной линзы с узкой диафрагмой. Нижняя грань пластины 2 служит для входа излучения от источника излучения 1, а верхняя грань пластины является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью. Источник излучения (или света) 1 выполнен из нескольких светодиодов и расположен под пластиной 2 напротив области контакта пальца 10 с верхней гранью пластины. На верхней грани пластины 2 выполнена канавка 12, поверхность которой представляет собой поверхность тела вращения цилиндрической или конической или др. формы. Канавка предназначена для размещения в ней пальца 10. При этом продольная ось канавки (ось 
) ориентирована в
направлении грани 3, через которую выходит излучение. Это необходимо для того, чтобы обеспечить более полное изображение боковых поверхностей пальца, что видно невооруженным глазом на фиг.1. Два зеркала 5 наклонены таким образом, что создаваемое проекционной оптической системой изображение с верхней грани пластины, в том числе с канавки, лежит в плоскости системы фотоприемных элементов 7. Плоскость системы фотоприемных элементов 7 расположена параллельно плоскости верхней грани пластины 2. Палец 10 прикладывается к канавке 12 пластины 2. Распространение излучения от источника излучения 1 на фиг.1 и видах А и Б показано стрелками.
Работает заявляемое устройство следующим образом:
К канавке 12 на верхней грани пластины 2 прикладывается палец 10 и включается источник излучения 1.
Излучение входит в пластину 2, выполненную из оптически прозрачного материала и достигает области контакта пальца 10 с поверхностью канавки 12 на верхней грани пластины 2. Там, где бугорки папиллярных линий касаются воспринимающей поверхности канавки, излучение, рассеянное кожей, частично возвращается внутрь пластины 2 под углами, в том числе превышающими предельный угол полного внутреннего отражения для границы «стекло-воздух» на нижней (верхней) грани. Показатели преломления кожи и наиболее распространенных сортов оптического стекла близки друг к другу. Рассеянное излучение претерпевает полное внутреннее отражение от нижней грани пластины 2 (противоположной верхней грани и воспринимающей поверхности), покидает пластину 2 через рассеивающую линзу 4 в торцевой грани 3 и попадает на зеркало 5 (верхнее зеркало на виде Б), от которого отражается и проходит через объектив 6 (и дополнительную диафрагму) на нижнее на виде Б зеркало 5.
В зонах впадин между папиллярными линиями ослабленное рассеянное излучение частично возвращается в пластину 2 под углами
меньшими, чем предельный угол полного внутреннего отражения от нижней грани пластины 2, параллельной верхней грани, и выходит через нижнюю грань пластины 2, практически не попадая на грань 3 и проекционную оптическую систему. Для углов больших предельного угла полного внутреннего отражения это рассеянное излучение просто отражается от верхней грани.
Наклон зеркал 5 выбран таким образом, что плоскость изображения, отраженного от нижней грани пластины 2, параллельной верхней грани пластины 2, разворачивается зеркалами 5 и лежит в плоскости фотоприемных элементов 7, которая параллельна плоскости верхней грани. Таким образом, в плоскости системы фотоприемных элементов 7 формируется светотеневая картина, повторяющая узор папиллярных линий пальца 10, которая преобразуется фотоприемными элементами 7 в электрический сигнал, поступающий по кабелю 8 в блок обработки изображений 9. Котрастность этой светотеневой картины определяется яркостью источника излучения и чувствительностью фотоприемных элементов.
Предлагаемая схема устройства для регистрации папиллярного узора позволяет получать более полную картину папиллярного узора пальца, что уменьшает вероятность ошибки при идентификации личности по отпечаткам пальцев.
Учитывая наличие новизны и промышленной применимости заявляемого технического решения, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.
Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник излучения, оптически прозрачную пластину, проекционную оптическую систему с положительным оптическим элементом и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, причем у пластины нижняя грань является входной для излучения от источника излучения, расположенного под нижней гранью, верхняя грань является воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, одна из торцевых граней является выходной для излучения гранью и выполнена с наклоном под острым углом к нижней грани, при этом в выходной для излучения грани выполнено углубление в форме рассеивающей линзы, а в проекционной оптической системе располагаются напротив друг друга два зеркала, которые наклонены так, что сформированное проекционной оптической системой изображение лежит в плоскости системы фотоприемных элементов, параллельной верхней грани пластины, отличающееся тем, что на верхней грани пластины выполнена канавка с формой поверхности тела вращения вокруг оси, ориентированной в направлении выходной грани пластины.
