Устройство для регистрации папиллярного узора
Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам для получения дактилоскопических карт. Устройство содержит источник света, призму и систему фотоприемных элементов, связанную с блоком обработки информации. На воспринимающую отпечатки пальцев грань призмы установлен дополнительный оптический элемент, выполненный в виде пластины. Основание пластины выполнено плоским. Другая сторона пластины имеет гребнеобразную форму. Между призмой и оптическим элементом в зоне их контакта нанесено оптически прозрачное вещество. Углы между осями впадин гребнеобразной поверхности составляют от 0 до 25°. Устройство имеет простую конструкцию, компактно и позволяет оперативно и качественно проводить идентификацию личности по дактилоскопическим отпечаткам. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Заявляемое устройство относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники, в частности к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых как в гражданских, так и в полицейских системах биометрической идентификации.
Известны аналоги предлагаемого изобретения, например устройство для фоторегистрации узоров папиллярных линий, описанное в а.с. СССР №261737, МПК 7 А 61 В 5/117, опубликовано 13.01.1970 г. Устройство содержит осветитель, объектив, поворотное зеркало, малый экран, поворотное матовое стекло, выносной экран, фотоаппарат и рабочую призму, гипотенузная грань которой имеет вогнутую, например, цилиндрическую форму. Недостатком аналога является то, что он позволяет получать узоры папиллярных линий отдельно взятых пальцев руки и не позволяет получать контрольные отпечатки (одновременный отпечаток четырех пальцев руки - указательного, среднего, безымянного и мизинца), которые требуются для правоохранительных органов.
Известно оптическое устройство получения изображений отпечатков пальцев, описанное в патенте США №4925300, МПК G 06 K 9/20 (опубликовано 15.05.1990 г.), в котором изображение папиллярного узора пальца формируется на поверхности призмы конической формы. Свет от источника претерпевает полное внутреннее отражение на поверхности призмы, к которой приложен палец. В тех местах, где выступы папиллярного узора касаются поверхности призмы, происходит нарушение условия полного внутреннего отражения, и свет рассеивается. В результате формируется контрастное изображение отпечатка пальца. Устройство имеет те же недостатки, что и предыдущее.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является оптическая система для снятия отпечатков пальцев, описанная в патенте США №4792226, МПК G 06 K 9/24 (опубликовано 20.12.1988 г.), содержащая общую призму с плоской поверхностью для получения контрольных отпечатков при одновременном приложении четырех пальцев и систему отдельных призм с канавками разного размера для получения отпечатков отдельных пальцев. Это устройство выбрано в качестве прототипа. Недостатком прототипа является его сложное конструктивное исполнение (наличие подвижного контактного приспособления, соединяющего систему индивидуальных пальцевых призм к схеме выбора изображений от общей призмы или от системы призм) и большие габариты, поскольку в устройстве одновременно присутствуют общая призма и система индивидуальных призм.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является существенное упрощение конструкции устройства, уменьшение его габаритов и снижение цены устройства. Достигается это тем, что:
- на воспринимающую отпечатки пальцев грань призмы с помощью жесткой связи установлен дополнительный оптический элемент, выполненный в виде пластины;
- нижняя поверхность дополнительного оптического элемента, контактирующая с воспринимающей отпечатки пальцев гранью призмы, выполнена плоской, а верхняя, расположенная напротив нижней, имеет гребнеобразную форму;
- на площадь контакта между дополнительным оптическим элементом и воспринимающей отпечатки пальцев гранью призмы нанесен слой оптически прозрачного вещества;
- углы между осями соседних впадин гребнеобразной поверхности дополнительного оптического элемента составляют от 0 до 25°.
Кроме того, впадины гребнеобразной поверхности дополнительного оптического элемента имеют в поперечном сечении вид дуги окружности с центральным углом от 90 до 180°.
Кроме того, в вершинах гребней дополнительного оптического элемента выполнены продольные канавки, глубина которых составляет от 5 до 95% величины расстояния от вершины гребня до нижней поверхности дополнительного оптического элемента.
Суть изобретения поясняется на фиг.1, где представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке В на фиг.1.
Устройство для регистрации папиллярного узора (см. фиг.1) содержит источник света 1, призму 2 с входной гранью EF, выходной гранью CF и воспринимающей отпечатки пальцев гранью CD, систему фотоприемных элементов 3, например, телекамеру и блок обработки информации 4, например ПЭВМ, связанный линией передачи информации 5 (например, электрическим кабелем) с системой фотоприемных элементов 3. На воспринимающую отпечатки пальцев грань CD призмы 2 установлен с помощью жесткой связи, например винтов 6 (см. вид А, на фиг.1 жесткая связь не показана) дополнительный оптический элемент 7, выполненный в виде пластины. При этом нижняя поверхность дополнительного оптического элемента 7, контактирующая с воспринимающей отпечатки пальцев гранью CD призмы 2 выполнена плоской, а верхняя, расположенная напротив нижней, имеет гребнеобразную форму, как показано на виде А. Гребнеобразность верхней поверхности дополнительного оптического элемента 7 создается за счет наличия на ней впадин 9, к которым прикладываются пальцы руки 10 (пальцы показаны на фиг.1). Для обеспечения оптического контакта призмы 2 с дополнительным оптическим элементом 7 площадь контакта между дополнительным оптическим элементом 7 и воспринимающей отпечатки пальцев гранью CD призмы 2 нанесен слой оптически прозрачного вещества 8, имеющего показатель преломления, близкий к показателям преломления материала призмы 2 и дополнительного элемента 7. В качестве такого вещества может быть применен, например, глицерин или прозрачный эластичный полимер. Углы между осями соседних впадин 9 гребнеобразной поверхности дополнительного оптического элемента (углы между осями α и β, β и δ и δ и γ на виде В) составляют от 0 до 25°. Такое веерообразное расположение впадин 9 предназначено для удобства расположения одновременно нескольких пальцев руки 10 на гребнеобразной поверхности оптического элемента 7. Как частный случай, впадины 9 могут быть выполнены в виде цилиндрических канавок, имеющих в поперечном сечении вид дуги окружности с центральным углом от 90 до 180°. В вершинах гребней, расположенных между соседними впадинами 9 оптического элемента 7, выполнены продольные канавки 11, глубина которых составляет от 5 до 95% величины расстояния от вершины гребня до нижней поверхности дополнительного оптического элемента 7.
Поверхность канавок обработана так, чтобы хорошо поглощать свет в спектральном диапазоне источника 1 (например, покрыта черной краской).
Работает устройство следующим образом.
Свет от источника 1 через грань EF призмы 2 достигает грани CD и сквозь слой оптически прозрачного вещества 8 входит в дополнительный оптический элемент 7 через его плоскую поверхность и достигает расположенных во впадинах 9 гребнеобразной поверхности пальцев 10. Попадая на кожу, свет диффузно рассеивается ею и частично возвращается внутрь дополнительного оптического элемента 7, оптически прозрачного вещества 8 и призмы 2. При этом свет, рассеянный в местах контакта кожи с поверхностью оптического элемента (т.е. выступами папиллярного узора), рассеивается в широком диапазоне углов, а свет рассеянный вне мест контакта (впадинами папиллярного узора) рассеивается только в диапазоне углов, ограниченном углом полного внутреннего отражения на границе дополнительного оптического элемента 7 и внешней среды (воздуха). Рассеянный свет выходит из призмы 2 через выходную грань CF. Система фотоприемных элементов 3 расположена таким образом, чтобы в нее попадал свет, распространяющийся под углом к грани CD призмы 2, превышающим угол полного внутреннего отражения. В этом направлении места соприкосновения выступов папиллярного узора пальцев 10 с поверхностью дополнительного оптического элемента 7 выглядят яркими линиями на темном фоне, образуя высококонтрастную картину, которая фиксируется системой фотоприемных элементов 3 и передается в блок обработки информации 4 по линии передачи информации 5.
Поскольку вблизи гребней дополнительного оптического элемента 7 свет от источника 1 падает на криволинейную верхнюю поверхность оптического элемента 7 не перпендикулярно, он, отражаясь от этой поверхности, может достигнуть соседнего гребня, а отразившись от него, попасть в систему фотоприемных элементов 3, вызывая ее паразитную засветку. Это проявляется в виде нежелательных бликов на изображении папиллярного узора. Для устранения этого явления в гребнях верхней поверхности дополнительного оптического элемента 7 могут быть выполнены канавки 11, параллельные гребням. Поверхность канавок выполняется светопоглощаюшей. В этом случае свет источника 1, отразившись от верхней поверхности оптического элемента 7 вблизи гребня достигает поверхности канавки и поглощается ею, не вызывая паразитных засветок фотоприемных элементов 3.
При необходимости устройство можно легко настроить на региональные, этнические или возрастные особенности строения пальцев конкретной группы лиц, подлежащих дактилоскопической регистрации. Для этого достаточно заменить дополнительный оптический элемент 7 на другой, гребнеобразная поверхность которого выполнена с учетом упомянутых особенностей.
Разработан опытный образец устройства, которое позволило получить отпечатки высокого качества одновременно четырех пальцев одной руки, где площадь каждого из отпечатков близка к максимальной, достаточной для идентификации личности. По мнению авторов заявляемое техническое решение, имеющее существенные отличительные признаки по сравнению с прототипом и обладающее новизной, может быть защищено патентом на изобретение.
1. Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее оптически связанные между собой источник света, призму с входной, выходной и воспринимающей отпечатки пальцев гранями и систему фотоприемных элементов, связанную линией передачи информации с блоком обработки информации, отличающееся тем, что на воспринимающую отпечатки пальцев грань призмы с помощью жесткой связи установлен дополнительный оптический элемент, выполненный в виде пластины, нижняя поверхность которой, контактирующая с воспринимающей отпечатки пальцев гранью призмы, выполнена плоской, а верхняя, расположенная напротив нижней, имеет гребнеобразную форму, в вершинах гребней дополнительного оптического элемента выполнены продольные канавки, а углы между осями соседних впадин гребнеобразной поверхности составляют 0-25°, при этом на площадь контакта между дополнительным оптическим элементом и воспринимающей отпечатки пальцев гранью призмы нанесен слой оптически прозрачного вещества, имеющего показатель преломления, близкий к показателям преломления материала призмы и дополнительного оптического элемента.
2. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что впадины гребнеобразной поверхности дополнительного оптического элемента имеют в поперечном сечении вид дуги окружности с центральным углом 90-180°.
3. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что поверхность канавок выполнена светопоглощающей, а их глубина составляет 5-95% величины расстояния от вершины гребня до нижней поверхности дополнительного оптического элемента.
