DE4421243A1

DE4421243A1 - Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks

Info

Publication number: DE4421243A1
Application number: DE4421243A
Authority: DE
Inventors: Takaomi Sekiya
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1994-12-22
Also published as: US5623553A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks, nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung kann in einem Sy stem verwendet werden, das die Identität einer Person in einem Sicherheitssystem überprüft.

Bekannte Einrichtungen zum Erfassen von Fingerabdrücken in Form eines optischen Bildes sind in JP-55-13446 und JP-58- 144280 beschrieben.

Bei einer bekannten Einrichtung wird ein Finger auf eine plane Oberfläche eines optisch transparenten Materials ge legt. Eine Lichtquelle ist so angeordnet, daß ihr ausgesen detes Licht auf die plane Oberfläche unter einem Winkel einfällt, der größer als der Grenzwinkel ist. Ein Teil des einfallenden Lichtes wird gestreut, während ein anderer Teil, der dem Fingerabdruck zugeordnet ist, reflektiert wird. Zum Empfang des reflektierten Lichtes ist ein Bild sensor vorgesehen. Die Lage des Bildsensors muß sehr sorg fältig gewählt werden, damit das reflektierte Licht richtig empfangen wird. Weiterhin können Interferenzerscheinungen des reflektierten Lichtes auftreten, welches den Lichtkon trast des vom Bildsensor empfangenen Lichtes reduziert und die Qualität des Bildes des Fingerabdrucks verringert.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks wird ein Aufbau verwendet, der ähnlich dem zuvor beschriebenen ist. Der Bildsensor ist jedoch so ange ordnet, daß er das vom Fingerabruck reflektierte Licht nicht empfängt, sondern nur das gestreute Licht. Jedoch ist die auf den Bildsensor einfallende Lichtmenge klein, wo durch der Kontrast ebenfalls niedrig ist. Weiterhin muß die Positionierung des Lichtsensors und der Lichtquelle sehr sorgfältig erfolgen, wenn direkte Interferenzerscheinungen der Lichtquelle auf dem Bildsensor vermieden werden sollen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks anzugeben, die ein Bild eines Finger abdrucks mit hohem Kontrast und verbesserter Genauigkeit erfassen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anord nung mit Prisma, Lichtquelle und Detektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 den Strahlengang von Licht, das aus dem Prisma in Luft übergeht,

Fig. 3 die Bedingungen zum Erreichen der Totalre flexion anhand eines Strahlendiagramms für den in Fig. 2 gezeigten Strahlengang,

Fig. 4 Strahlengänge von Licht, welches auf eine Luft-Prisma-Grenzfläche unter verschiedenen Einfallswinkeln einfällt,

Fig. 5 eine dreidimensionale Ansicht der Einfalls winkel, die ein Lichtstrahl haben kann, um innere Totalreflexion zu vermeiden,

Fig. 6 den Strahlengang von Licht, das auf einen Endpunkt N einer Grenzfläche MN des Prismas einfällt,

Fig. 7 den Strahlengang von Licht, das auf die Grenzfläche MN einfällt, wenn es aus Luft herkommend in das Prisma eindringt,

Fig. 8 den Strahlengang bei einem auf das Prisma aufgelegten Finger,

Fig. 9 ein Strahlendiagramm mit einem Bereich, aus dem Licht auf eine Ebene MR des Prismas einfallen kann,

Fig. 10 die Beziehung zwischen auf die Ebene MR einfallendem Licht und dem Grenzeinfalls winkel an der Grenzfläche MN,

Fig. 11 Randstrahlen und einen Mittelstrahl eines Strahlenbündels, das auf die Grenzfläche MN einfällt,

Fig. 12 das Strahlenbündel nach Fig. 11, das in Richtung eines Bildsensors reflektiert wird,

Fig. 13 schematisch eine Anordnung mit einem Pris ma, einer Lichtquelle und einem Detektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 eine dreidimensionale Ansicht des Prismas nach Fig. 1, das aus einer Ebene senkrecht zu der in Fig. 1 gezeigten Beleuchtungs ebene beleuchtet wird,

Fig. 15 schematisch-eine Anordnung mit einem Pris ma, einer Lichtquelle und einem Detektor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 schematisch eine Anordnung nach einem vier ten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 17 ein fünftes Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 ein sechstes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 19 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Einrich tung zur Eingabe eines Fingerabdrucks gemäß der Erfindung. Eine Fingerbeere oder Fingerkuppe 1 ist zum Erzeugen eines Bildes auf der Bilderfassungs-Oberfläche 3 eines Prismas 2 angeordnet. Eine Lichtquelle 6 sendet Licht aus, das durch eine Linsengruppe 7 auf eine plane Oberfläche 4 des Prismas 2 projiziert wird. Das Licht wird gebrochen und fällt auf die Oberfläche 3 des Prismas 2 auf. Die Lichtquelle 6 und die Linsengruppe 7 sind so angeordnet, daß das Licht auf die Oberfläche 3 unter einem Winkel einfällt, der kleiner als der Grenzwinkel der Oberfläche 3 ist.

Das Licht wird dann an der Oberfläche 3 gebrochen und fällt auf die Fingerkuppe 1. Ein Teil des Lichtes wird zur Ober fläche 3 zurückreflektiert und dann wiederum gebrochen. Das gebrochene Licht fällt auf die plane Fläche 5 und wird dort erneut gebrochen. Dieses gebrochene Licht fällt dann auf eine Linsengruppe 8 und einen Bildsensor 9. Das auf den Bildsensor 9 auftreffende Licht erzeugt eine Lichtvertei lung, die einer Bildverarbeitung unterzogen werden kann, um das Fingerabdruckmuster der Fingerkuppe 1 zu erzeugen.

Die Lichtquelle 6 kann eine fluoreszierende Röhre, eine Glühlichtröhre, eine lichtemittierende Diode, eine Elektro lumineszenzlampe oder ein Laser sein. Als Bildsensor 9 kön nen ein Fotofilm, ein CCD-Sensor oder andere Sensoren vor gesehen sein.

Die folgenden Fig. 2 bis 12 dienen zur Erläuterung der theoretischen Grundlagen der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 stellt die Ebene MN die in Fig. 1 gezeigte Bilder fassungs-Oberfläche 3 des Prismas 2 dar, welches aus einem optisch transparenten Medium wie Glas oder Acryl mit einem Brechungsindex n besteht. In Fig. 2 ist das Medium mit dem Brechungsindex n₀ Luft, wobei n₀ = 1 ist. Bei diesem Aus führungsbeispiel ist n<n₀. Der Einfallsgrenzwinkel β, ge messen von der Normalen am Lichteinfallspunkt der Ebene MN, ergibt sich durch die Gleichung (1):

β = sin^-1(1/n) (1)

Der Lichtstrahl S hat einen Einfallswinkel, der größer als der Grenzwinkel β ist und wird intern total reflektiert, wie durch den Strahl T dargestellt ist, und zwar unter dem gleichen Winkel wie der Einfallswinkel. Der Lichtstrahl S′ hat einen Einfallswinkel, der kleiner als der Grenzwinkel β ist, so daß ein Teil des Lichtes durch die Grenzfläche hin durchgeht (d. h. die gebrochenen Strahlen T′_out), während das restliche Licht reflektiert wird (d. h. Strahlen T′_in).

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden die intern total re flektierten Lichtstrahlen in Bereichen (1) und (4) übertra gen, während Lichtstrahlen, welche gebrochen werden, in den Bereichen (2), (3) und (5) übertragen werden.

Wenn das Prisma 2 dreieckförmig ist, wie in Fig. 4 darge stellt ist, werden die am Punkt t unter größeren Winkeln als der Grenzwinkel β einfallenden Lichtstrahlen S und S′′ intern als Strahlen T bzw. T′′ total reflektiert. Die Strah len T und T′′ treten aus dem Prisma als gebrochene Strahlen U bzw. U′′ aus. Vom Strahl S′, der am Punkt t unter einem kleineren Winkel als der Grenzwinkel β einfällt, wird ein Teil reflektiert (Lichtstrahl T_in) und ein Teil gebrochen (T′_out). Das reflektierte Licht T′_in wird dann gebrochen und verläßt das Prisma 2 als Strahl U′.

In Fig. 4 ist der Austrittswinkel e, gemessen im Gegenuhr zeigersinn gegen eine Linie parallel zur Ebene MN, durch Gleichung (2) gegeben:

R = (π/2)-α+sin^-1{nsin(α-γ)} (2),

wobei γ der Einfallswinkel des Strahls S am Punkt t, gemes sen von der Normalen, und α der Winkel im Scheitelpunkt des Punktes N ist.

Wenn in Gleichung (2) γ = β ist, dann ist R = Ra. Licht, das unter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel β ein fällt, wird unter einem Winkel größer als Ra austreten, und umgekehrt, wenn Licht unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel β einfällt, so wird es unter einem Winkel klei ner als Ra austreten.

Fig. 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Strahlengänge. Das einfallende Licht muß inner halb des Kegels (gepunktet dargestellt) mit einem Scheitel winkel 2β ausgesendet werden, um nicht intern total re flektiert zu werden.

Fig. 6 zeigt den Fall, bei dem der Punkt t mit dem Punkt N zusammenfällt. In diesem Fall breiten sich die intern total reflektierten Lichtstrahlen innerhalb des schraffierten Be reichs K′ aus, während sich die nicht intern total reflek tierten Strahlen im gepunkteten Bereich K ausbreiten. Der Winkel R kann entweder positiv oder negativ sein, abhängig vom Strahleinfallswinkel γ. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, tritt der maximale positive Winkel Ra als Wert von R auf, wenn der Einfallswinkel γ sich dem Grenzwert β annähert. Der maximale negative Winkel Rb tritt auf, wenn γ sich dem Grenzwert π/2 annähert.

Die Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel nutzt den Teil der einfallenden Lichtstrahlen nicht aus, die durch die Oberfläche 3 intern total reflektiert werden. Da her sollte das auf die Oberfläche 3 auftreffende Licht un ter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel β einfallen. Folglich muß das Prisma 2 nicht dreieckförmig sein, wie in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist, sondern kann andere Formen haben.

In Fig. 7 ist der Strahlengang des auf die Grenzfläche MN aus Luft auf das Prisma 2 einfallenden Lichtes dargestellt. Der Lichtstrahl P hat einen Einfallswinkel η im Punkt t′. Er wird in einen durch die Grenzfläche MN reflektierten Strahl Q_out und in einen gebrochenen Strahl Q_in aufgeteilt, der sich im Prisma 2 unter einem Brechungswinkel δ ausbrei tet. Wenn der Einfallswinkel η sich von 0 bis π/2 ändert, so ändert sich der Brechungswinkel 3 von 0 bis β. Der Strahl Q_in ist daher auf den gepunkteten Bereich K be schränkt und tritt nicht in den schraffierten Bereich K′ ein.

Fig. 8 zeigt die auf der Grenzfläche MN angeordnete Fin gerkuppe 1. Die Fingerbeere ist vergrößert dargestellt. Die Abschnitte der Fingerkuppe, die nicht die Grenzfläche MN berühren, stellen die Rillen oder Linien dar, welche den Fingerabdruck bilden, während die Abschnitte der Finger kuppe 1, welche die Grenzfläche MN berühren, zwischen den Rillen des Fingerabdrucks liegen.

Das auf Stellen der Grenzfläche MN auftreffende Licht, die nicht von der Fingerkuppe 1 berührt werden, d. h. die Stel len direkt unterhalb der Rille des Fingerabdrucks, wird ge brochen und fällt auf die Oberfläche der Fingerkuppe 1 ein, z. B. am Punkt s in Fig. 8. Ein Teil des Lichtes wird dann an der Fingerkuppe 1 zurück zur Grenzfläche MN (Strahl P in Fig. 8) reflektiert und trifft am Punkt t′ unter dem Win kel η auf. Das Licht wird dann in das Prisma unter dem Win kel δ (Strahl Q) gebrochen und trifft am Punkt u′ auf die Grenzfläche RN. Danach wird der Strahl mit Austrittswinkel R′ (Strahl L) gebrochen. Der Winkel R′ bestimmt sich nach der Beziehung (3):

R′ = (π/2)-α+sin^-1{nsin(α-δ)} (3).

Der Winkelbereich des Winkels δ beträgt 0 δ β. Wenn δ = β ist, dann ist der Minimalwert des Winkels R′ gleich R′a. Daraus ergibt sich, daß die Gleichungen (2) und (3) über einstimmen, wobei Ra = R′a ist. Dies zeigt, daß die durch die Rillen des Fingerabdrucks, den peripheren Bereichen der Fingerkuppe 1 oder vom Hintergrund reflektierten Strahlen nicht den schraffierten Bereich K′ der Fig. 8 erreichen.

Andererseits wird Licht, das auf Abschnitte der Grenzfläche MN einfällt, die in Kontakt mit der Fingerkuppe 1 (beispielsweise am Punkt v) stehen, in alle Richtungen ge streut, da der Brechungsindex der Haut größer als der von Luft ist. Daher wird ein Teil des Lichtes, das von der Grenzfläche MN reflektiert wird, in den schraffierten Be reich K′ eintreten, während ein anderer Teil in den gepunk teten Bereich K eindringt. Wenn der Bildsensor 9 im schraf fierten Bereich K′ angeordnet wird, empfängt er Licht, das von Stellen der Grenzfläche MN reflektiert wird, die die Fingerkuppe 1 berühren, jedoch kein Licht, das von Stellen der Grenzfläche MN reflektiert wird, welche nicht die Fin gerkuppe 1 berühren. Demzufolge wird das erhaltene Bild ei ne Wiedergabe des Musters des Fingerabdrucks mit hohem Kon trast sein.

Fig. 8 zeigt eine Grenzfläche MN, die sich für die Abbil dung eines Fingerabdrucks eignet. In der Praxis werden je doch die Bereiche nahe den Enden der Oberfläche, d. h. an den Stellen M und N, nicht genutzt, so daß der gepunktete Bereich K kleiner und der schraffierte Bereich K′ größer wird.

Fig. 9 zeigt Lichtstrahlen, die auf die Grenzfläche MR des Prismas einfallen. Die Lichtstrahlen, die am Punkt w auf treffen und die den schraffierten Bereich k′ durchlaufen, werden in den schraffierten Bereich K′ des Prismas gebro chen. Auf ähnliche Weise werden Lichtstrahlen, die am Punkt w der Grenzfläche MR auftreffen und den gepunkteten Bereich K durchlaufen, in den gepunkteten Bereich k des Prismas ge brochen. Diese Bereiche sind durch die Winkel Φ auf beiden Seiten der Normalen im Punkt w begrenzt. Der Winkel Φ ist der Grenzwinkel der sich nach Gleichung (4) bestimmt zu

Φ = sin^-1(1/n) (4),

welche mit Gleichung (1) übereinstimmt. Da der Brechungsin dex n mit dem in der Gleichung (1) übereinstimmt, stimmen auch der Einfallsgrenzwinkel β und der Winkel Φ überein.

In Fig. 10 werden die Lichtstrahlen, die durch den schraf fierten Bereich K′ oberhalb der Normallinie am Punkt w auf die Grenzfläche MR einfallen, in das Prisma hinein gebro chen und auf die Grenzfläche MN unter einem Winkel gelenkt, der größer als der Grenzwinkel β ist. Sie werden daher in tern total reflektiert.

Die Lichtstrahlen, die in das Prisma über den gepunkteten Bereich K unterhalb der Normallinie im Punkt w auf der Grenzfläche MR eintreten, werden in das Prisma gebrochen und fallen auf die Grenzfläche MN unter einem Winkel klei ner als der Grenzwinkel β ein und werden daher nicht total reflektiert. Die über den Bereich K′′ in das Prisma eintre tenden Lichtstrahlen werden gebrochen und fallen auf die Grenzfläche MN unter einem Winkel größer als der Grenzwin kel β ein und werden daher intern total reflektiert.

Der Winkel Rc zwischen der Normalen und der Grenzlinie zwi schen dem Bereich K′′ und dem gepunkteten Bereich K ist durch die Gleichung (5) bestimmt:

Rc = sin^-1[(1/n)sin{σ+β-(π/2)}] (5),

worin σ der Winkel zwischen der Grenzfläche MN und der Grenzfläche MR ist. Wie oben beschrieben, müssen die Licht strahlen in das Prisma unterhalb der Normalen und gleich zeitig unter einem größeren Winkel als der Winkel Rc ein treten, um an der Grenzfläche MN nicht total intern reflek tiert zu werden.

Daher sollte bei der Einrichtung zur Eingabe eines Finger abdrucks gemäß Fig. 1 die Lichtquelle und das Projektions objektiv 7 so angeordnet werden, daß das Licht unterhalb der Normalen unter einem Winkel größer als der Winkel Rc auftrifft. Somit wird das Licht, das auf die Oberfläche 3 (welche der Grenzfläche MN entspricht) an Stellen auf trifft, die nicht in Kontakt mit der Fingerkuppe 1 stehen, unter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel reflektiert und tritt unter einem Winkel größer als Rc aus. Das Licht, das auf die Oberfläche 3 an Stellen auftrifft, die mit der Fingerkuppe 1 in Kontakt stehen, wird in allen Richtungen reflektiert, wobei ein Teil des Lichtes unter einem Winkel austritt, der kleiner als der Winkel Rc ist. Um Bilder des Fingerabdruckes mit hohem Kontrast zu empfangen, sollte al so die Linsengruppe 8 und der Bildsensor 9 in einem Bereich angeordnet werden, auf den Licht auftrifft, das nur unter dem Winkel kleiner als Rc austritt.

In der bisherigen Beschreibung sind lediglich einzelne Lichtstrahlen behandelt worden, um den Strahlengang des Lichtes zu erläutern. Bei den tatsächlichen Ausführungsbei spielen-wird eine Sammellinse verwendet, um den Lichtfluß zu bündeln. Daher sind die Grenzstrahlen des Lichtflusses zu betrachten, wenn die Lage der Lichtquelle und des Bild sensors 9 festgelegt wird.

Wie beispielsweise in Fig. 11 dargestellt ist, werden der Hauptstrahl A, der Randstrahl B und der Randstrahl C, die durch die Lichtquelle 6 ausgesendet und durch die Projekti onslinsengruppe 7 projiziert werden, auf drei Punkte auf der Oberfläche 3 auftreffen. Die Einfallswinkel eines jeden Strahls in bezug auf den Grenzwinkel β sind a < β, b < β, c < β. Der Hauptstrahl A und der Randstrahl C werden intern total reflektiert, der Randstrahl B dagegen nicht.

Auf gleicher Weise werden, wie in Fig. 12 dargestellt ist, der Hauptstrahl D, der Randstrahl E und der Randstrahl F in Richtung des Bildsensors 9 unter Winkeln reflektiert, die gegenüber der Normalen d, e und f sind. Der Reflexionswin kel eines jeden Strahls in bezug auf den Grenzwinkel β ist d < β, e < β, f < β. Der Strahl E wird von einer Rille des Fingerabdrucks reflektiert und kann ein Rauschen erzeugen, wenn er auf den Bildsensor 9 einfällt, wie in Fig. 12 ge zeigt ist. Es ist also der gesamte Lichtfluß zu betrachten, wenn die Lage der Lichtquelle 6 und des Bildsensors 9 fest gelegt werden.

Fig. 13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Einrich tung zur Eingabe eines Fingerabdrucks gemäß der Erfindung. Ein zum ersten Ausführungsbeispiel ähnliches Prisma wird eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel treten die ein fallenden Lichtstrahlen bzw. verlassen die heraustretenden Lichtstrahlen das Prisma 2 über dieselbe plane Fläche 5. Die Lichtquelle 6 und das Projektionsobjektiv 7 sind so posi tioniert, daß das Licht auf die Bilderfassungs-Oberfläche 3 unter einem Winkel einfällt, der kleiner als der Grenzwin kel ist. Weiterhin sind die Linsengruppe 8 und der Bildsen sor 9 so angeordnet, daß nur Licht auf den Bildsensor 9 ge langt, welches unter einem Winkel kleiner als der Winkel R austritt. Mit anderen Worten, nur Licht, das von Stellen auf der Oberfläche 3 herkommt, welche von der Fingerkuppe 1 berührt werden, treffen auf den Sensor 9 auf. Dies führt zu einem Fingerabdruckbild mit hohem Kontrast, das durch den Bildsensor 8 erfaßt wird.

Das Licht der Lichtquelle 6 kann auch über die plane Fläche 20 eintreten, wie in Fig. 14 dargestellt ist, vorausge setzt die zuvor erwähnten Bedingungen werden eingehalten.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 15 werden zwei Lichtquellen 6 und die Linsengruppe 7 verwendet, um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung der Oberfläche 3 zu verbessern.

Fig. 16 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfin dung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Prisma 2 ein rechteckiges Prisma. Das Prisma 2, die Lichtquelle 6, die Linsengruppe 7, die Linsengruppe 8 und der Bildsensor 9 sind so angeordnet, daß das von der Lichtquelle 6 ausgesen dete Licht auf der Oberfläche 4 unter einem Winkel von an nähernd 0° einfällt (d. h. senkrecht zur planen Fläche 4) und dann auf die plane Oberfläche 5 auftrifft. Das Licht wird an der Oberfläche reflektiert und fällt auf die Ober fläche 3 ebenfalls unter einem Winkel von 0° ein. Die Ober fläche 3 wird somit mit Licht beleuchtet, das unter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel einfällt. Daher wird Licht, das auf die Oberfläche 3 auf Stellen einfällt, die in Kontakt mit der Fingerkuppe 1 stehen, in alle Richtungen reflektiert, während Licht, welches auf die Oberfläche 3 an Stellen einfällt, die direkt unterhalb einer Rille des Fin gerabdrucks liegen, so reflektiert wird, daß es unter einem Winkel größer als der Winkel R austritt. Daher wird die Linsengruppe 8 und der Bildsensor 9 in einem Bereich ange ordnet, in welchem Licht von der Oberfläche 5 unter einem Winkel kleiner als R austritt, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Auf diese Weise wird kein Licht vom Bildsensor 9 empfangen, das von Rillen des Fingerabdrucks herrührt. Jedoch wird Licht von Abschnitten des Fingerabdrucks zwischen den Ril len vom Bildsensor 9 empfangen, wodurch man ein Bild des Fingerabdruckmusters mit hohem Kontrast erhält.

Fig. 17 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel, das ähnlich dem vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 aufgebaut ist. Beim fünften Ausführungsbeispiel sind Lichtfänger 10 vorgesehen, die die Ränder der Oberfläche 3 abdecken, wo durch die Größe der Bildfläche begrenzt wird. Durch die Verwendung der Lichtfänger 10 kann die Stelle, die fest legt, von wo aus sich der Winkel R bemißt, auf den mittle ren Bereich der planen Oberfläche 5 begrenzt werden, wo durch der Bildsensor 9 näher zum Prisma 2 angeordnet werden kann als im Beispiel nach Fig. 6. Die Lichtfänger 10 kön nen auch als Führung zum Positionieren der Fingerkuppe 1 verwendet werden.

Fig. 18 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfin dung, welches ähnlich wie das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 aufgebaut ist. Beim sechsten Ausführungsbei spiel empfangen jedoch die Linsengruppe 8 und der Bildsen sor 9 Licht von Abschnitten der Fingerkuppe 1, die zwischen den Rillen des Fingerabdrucks liegen, nachdem das Licht durch die plane Oberfläche 4 reflektiert worden ist, wie in Fig. 18 dargestellt ist.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein drei eckförmiges Prisma 2 verwendet. Das Prisma 2 kann jedoch auch als trapezförmiges oder pyramidenförmiges Prisma aus gebildet oder ein Prismoid sein.

Fig. 19 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, dessen Prisma 2 im Querschnitt trapezförmig ist. Die Lichtquelle 6 und die Linsengruppe 7 sind so angeordnet, daß das Licht auf die Oberfläche 3 unter einem Einfallswinkel von 0° ein fällt. Die Linsengruppe 8 und der Bildsensor 9 sind so pla ziert, daß das Licht, das unter einem Austrittswinkel klei ner als 0° austritt, auf den Bildsensor 9 auftrifft (ähnlich dem vierten Ausführungsbeispiel).

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks geschaffen, die eine Lichtquelle und einen Bildsensor enthält, deren Positionen in bezug auf den Grenzwinkel des auf eine Oberfläche einfallenden Lichtes spezifiziert sind. Die Lichtquelle wird so angeordnet, daß das Licht immer auf die Oberfläche unter einem Winkel klei ner als der Grenzwinkel einfällt. Der Bildsensor ist so an geordnet, daß er nur Licht empfängt, das unter einem Winkel kleiner als R austritt. Folglich wird nur Licht, das auf die Oberfläche an Stellen auftrifft, an denen die Finger kuppe in direktem Kontakt mit der Oberfläche ist (d. h. zwi schen den Rillen des Fingerabdrucks), derart reflektiert, daß es unter einem Winkel kleiner als R austritt. Durch diesen Aufbau wird ein Bild des Fingerabdrucks mit hohem Kontrast erzeugt.

Claims

1. Einrichtung zur Eingabe eines Fingerabdrucks, gekenn zeichnet durch einen optisch transparenten Körper (2) mit einem Brechungsindex größer als der des den Körper (2) umgebenden Mediums und mit einer Bilderfassungs- Oberfläche (3), auf der mindestens ein Abschnitt einer Fingerkuppe angeordnet wird, eine Lichtquelle (6) zum Aussenden von Licht in Richtung der Oberfläche (2), wo bei die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß das Licht auf die Oberfläche (3) unter einem Winkel auf trifft, der kleiner als der Grenzwinkel (β) der Total reflexion innerhalb des Körpers (2) ist, und durch einen Bildsensor (9), der nur Licht empfängt, das von der Oberfläche (3) diffus reflektiert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper durch ein Prisma (2) gebildet ist, das mindestens zwei weitere Flächen (4, 5) enthält, und daß der Bildsensor mindestens einer der zwei Flächen zuge wandt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) einer der zwei Flächen (4, 5) zugewandt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) der jeweils anderen Fläche zu gewandt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein rechtwinkliges Prisma (2) ist, daß die Bilderfassungs-Oberfläche (3) und die andere (4) der beiden Flächen (4, 5) einen rechten Winkel bilden, daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß das Licht auf die andere Fläche (4) einfällt und intern durch das Prisma (2) so reflektiert wird, daß es auf die Oberfläche (3) unter einem rechten Winkel einfällt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (3) Abschat tungselemente (10) hat, die die durch die Lichtquelle (6) beleuchtete Fläche der Oberfläche (3) begrenzen.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Luft ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungs-Oberflä che (3) plan ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper durch ein dreieckförmi ges Prisma (2) gebildet ist, und daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß ihr Licht auf die andere Fläche und dann auf die Bilderfassungs-Oberfläche (3) einfällt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper durch ein dreieckförmi ges Prisma (2) gebildet ist, und daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß ihr Licht auf die eine Flä che und dann auf die Bilderfassungs-Oberfläche (3) ein fällt.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Lichtquelle (5) vorgesehen ist, deren Licht auf die andere Fläche (5) und dann auf die Bild erfassungs-Oberfläche (3) einfällt.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein tra pezförmiges Prisma (2) ist, und daß die Lichtquelle (6) so angeordnet ist, daß ihr Licht auf die andere Fläche (4) und dann auf die Bilderfassungs-Oberfläche (3) un ter einem rechten Winkel einfällt.