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 напротив друг друга зеркал и положительного оптического элемента между ними, и систему фотоприемных элементов, электрически соединенную с блоком обработки изображений. На воспринимающей грани пластины выполнена канавка. Технический результат, заключающийся в получении более полной картины папиллярного узора пальца и повышении оперативности регистрации, достигается благодаря тому, что по линии сопряжения поверхности канавки с воспринимающей поверхностью пластины снята фаска, поверхность которой выполнена с микрошероховатостью. 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 79770, МПК А61В 5/117, опубл. в 2009 г., содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник излучения, оптически прозрачную пластину с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, на которой выполнена канавка с формой поверхности тела вращения вокруг оси, ориентированной в направлении выходной грани пластины, 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 от источника излучения, расположенного под нижней гранью, верхняя грань с канавкой 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, параллельной верхней грани пластины.

Недостатком прототипа является то, что в отсутствие оператора неопытному пользователю при регистрации не ясно, к какой зоне канавки (относительно ее длины вдоль продольной оси канавки) прикладывать палец. Это может привести к тому, что рисунок папиллярного узора, в особенности начала дистальной фаланги пальца, не будет получен или получен частично, вследствие чего идентификация пользователя будет затруднена из-за неполной картины папиллярного узора. Поэтому пользователю необходимо прикладывать палец к устройству два и более раза, что снижает оперативность регистрации отпечатков пальцев.

Задачей, решаемой полезной моделью, является получение гарантированно полной картины папиллярного узора пальца и повышение оперативности регистрации.

Достигается это тем, что в устройстве для регистрации папиллярного узора, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник излучения, оптически прозрачную пластину с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, на которой выполнена канавка с формой поверхности тела вращения вокруг оси, ориентированной в направлении выходной грани пластины, 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 с канавкой 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, причем по линии сопряжения поверхности канавки с воспринимающей поверхностью пластины снята фаска, поверхность которой выполнена с микрошероховатостью.

Суть полезной модели поясняется на фиг.1 и видах А, Б 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 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. По линии сопряжения канавки 12 с воспринимающей поверхностью пластины 2 снята фаска 11 (см. вид В), поверхность которой выполнена с микрошероховатостью (матовой). Фаска может быть выполнена, например, с помощью абразивного круга. 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:

Включается источник излучения 1. Излучение от источника 1 входит в пластину 2 и достигает воспринимающей поверхности пластины 2 и канавки 12. Благодаря наличию микрошероховатости на поверхности фаски 11, происходит диффузное рассеяние света этой поверхностью и фаска визуализируется свечением. В то же время в других областях воспринимающей поверхности пластины 2 и канавки 12 этого явления не происходит, т.к. микрошероховатости на них отсутствуют. Таким образом, контур канавки выглядит обрамленным светящейся полоской фаски 11 (например, красной полоской) и пользователь прикладывает палец в обозначенную световой полоской зону канавки 12, что обеспечивает получение полной картины папиллярного узора, в том числе дистальной зоны пальца.

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. Контрастность 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 и повышает оперативность регистрации.

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 с воспринимающей отпечатки пальцев поверхностью, на которой выполнена канавка с формой поверхности тела вращения вокруг оси, ориентированной в направлении выходной грани пластины, 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 по линии сопряжения поверхности канавки с воспринимающей поверхностью пластины снята фаска, поверхность которой выполнена с микрошероховатостью.



 

Наверх