УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАПИЛЛЯРНОГО УЗОРА Российский патент 2002 года по МПК A61B5/117 

Изобретение относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники, в частности к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых правоохранительными органами
Известны аналоги предлагаемого изобретения, например система для формирования изображения отпечатка пальца в процессе его прокатки по поверхности призмы (патент США 3482498, МПК G 03 B 29/00, опубл. 1969 г.). В подобных схемах для слежения за перемещениями пальца по поверхности призмы используются электромеханические приспособления, регулирующие положение источника света для обеспечения оптимального угла подсветки. Приспособления приводятся в действие от механического упора на палец.

Описанная схема не нашла применения из-за сложности механической части. Кроме того, более важным является то, что в этой схеме отсутствует контроль за качеством изображения.

Известно также устройство регистрации отпечатков пальцев (заявка РФ 93002977/14, МПК6 А 61 В 5/117), содержащее призму, одна их граней которой освещена под углом полного внутреннего отражения источником света, проекционную оптическую систему в виде телескопической системы, фотоприемник, выполненный в виде прямоугольной матрицы фотоэлементов, и блок обработки изображения. Данное устройство выбрано в качестве прототипа как наиболее близкое к заявляемому.

Недостатком прототипа является то, что он имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку позволяет регистрировать лишь отпечатки пальцев и фрагментов ладони. Стандартная дактилокарта должна содержать отпечатки первой фаланги всех пальцев, прокатанные по воспринимающей поверхности от ногтя до ногтя, и контрольные оттиски обеих рук, образованные одновременным прижатием 4-х пальцев (от указательного до мизинца) одной руки. В настоящее время в требования к дактилокарте постепенно входит также регистрация отпечатков ладоней вместе с контрольными оттисками пальцев.

Прототип позволяет регистрировать полную прокатку и контрольные оттиски пальцев, а также получение оттисков ладоней лишь в несколько приемов. Это связано с ограниченными размерами воспринимающей поверхности призмы. При этом возникают сложности в "сшивании" отдельных фрагментов полученных отпечатков ладони в единое изображение, что требует разработки специальных программ и методик, приводящих к удорожанию процесса снятия отпечатков ладоней и потере качества изображения. Требования к однородности материала призмы (стекла) высоки, поэтому применение призм большого размера, на воспринимающую поверхность которых ладонь помещалась бы полностью, приводит к значительным технологическим трудностям и удорожанию конструкции. Кроме того, поскольку объект (ладонь) расположен под углом, близким к 45^o к направлению наблюдения и к выходной грани призмы, возникают значительные перспективные искажения изображения и оптические аберрации, такие как астигматизм и кривизна поля и т.п. Для компенсации их необходимо применять дорогостоящую проекционную оптику и удлинять оптический путь, что приводит к существенному увеличению размеров устройства.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение функциональных возможностей устройства, снижение его габаритов и стоимости.

Достигается это тем, что:
- воспринимающая отпечатки элементов ладони поверхность представляет собой фрагмент плоской прозрачной пластины;
- в схему введена отклоняющая оптическая система, обеспечивающая вход света от источника под оптимальным углом, падение света на воспринимающую поверхность под углом, близким к углу полного внутреннего отражения, и вывод света на фотоприемники под оптимальным углом, погруженная в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, одной из сторон которой является воспринимающая поверхность;
- отклоняющая оптическая система имеет возможность синхронного перемещения с источником света и системой фотоприемных элементов;
- воспринимающая отпечатки поверхность с целью наилучшего прилегания ладони может быть выполнена в виде фрагмента криволинейной оболочки, например сферической;
- источник света и система фотоприемных элементов могут размещаться как снаружи кюветы, так и внутри ее. В последнем случае источник и приемники могут быть выполнены в едином блоке с отклоняющей оптической системой.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - вариант исполнения отклоняющей оптической системы.

Устройство для регистрации папиллярного узора (см. фиг.1) содержит воспринимающую отпечатки поверхность 1, выполненную в виде фрагмента плоской пластины, проекционную оптическую систему 2, источник света 3, систему фотоприемных элементов 4, отклоняющую оптическую систему 5, которая погружена в иммерсионную жидкость 6, заполняющую кювету 7, одной из сторон которой является воспринимающая поверхность 1. Кювета 7 выполнена из оптически прозрачного материала. Отклоняющая система 5 имеет возможность синхронного перемещения с источником света 3 проекционной системой 2 и системой фотоприемных элементов 4. Направление перемещения показано на фиг.1 стрелками, а механизм, осуществляющий перемещение, для простоты не показан.

Ось светового пучка показана на фиг.1 штрихпунктирной линией. Световой пучок от источника 3 входит в кювету 7 через одну из ее сторон под углом, обеспечивающим минимальные потери (перпендикулярно). Отклоняющая оптическая система 5 поворачивает ось пучка так, чтобы свет падал на воспринимающую поверхность 1 под углом, близким к углу полного внутреннего отражения. Показатель преломления иммерсионной жидкости 6 близок к показателю преломления материала воспринимающей поверхности, поэтому преломление и отражение от внутренней поверхности пластины 1 пренебрежимо малы, и свет без потерь доходит до наружной (воспринимающей) поверхности пластины 1 и претерпевает на ней полное внутреннее отражение. Отклоняющая оптическая система 5 поворачивает отраженный свет так, чтобы он без потерь выходил из кюветы 7. Проекционная система 2 формирует изображение части воспринимающей поверхности на плоскости, где расположена система фотоприемных элементов 4. В тех точках воспринимающей поверхности 1, которые имеют контакт с папиллярными линиями ладони 9, полное внутренне отражение нарушается (свет уходит в кожу и поглощается), что приводит к возникновению в плоскости фотоприемных элементов светотеневой картины, повторяющей линии папиллярного узора. При совместном движении источника 3, отклоняющей системы 5, проекционной системы 2 и системы фотоприемных элементов 4 параллельно воспринимающей поверхности 1 изображение последовательно считывается фотоприемниками. Электрический сигнал с фотоприемников вводится в блок 8 (компьютер) для дальнейшей обработки.

Изображенный на фиг. 2 вариант исполнения отклоняющей системы 5 представляет собой призму, которая в сечении имеет форму равнобедренной трапеции. На боковые (наклонные) грани призмы нанесено зеркальное покрытие 10. Ось распространения светового пучка показана штрихпунктирной линией. Вследствие близости показателей преломления материала (стекла) призмы 5, воспринимающей пластины 1 и показателя преломления иммерсионной жидкости 6, преломление на границе стекло - жидкость пренебрежимо мало и на фиг.1-2 не показано.

Дополнительно, для наилучшего прилегания ладони к воспринимающей поверхности 1, последняя может быть выполнена в виде криволинейной оболочки, например сферической. Кроме того, для компактности устройства источник света 3, проекционная система 2 и система фотоприемных элементов 4 могут быть выполнены в едином блоке с отклоняющей оптической системой 5 (не показано).

Поскольку воспринимающая поверхность (пластина) имеет сравнительно небольшую толщину, требования к однородности материала и к качеству его обработки могут быть снижены по сравнению с прототипом.

Таким образом, заявителями предложено достаточно простое и надежное устройство, позволяющее получить качественные отпечатки пальцев, контрольные оттиски и отпечатки ладоней, используемых в дактилоскопии. Устройство может быть использовано также для регистрации отпечатков ступней, что тоже может применяться для идентификации. До настоящего времени получение полных отпечатков ладоней (а тем более ступней) на известных дактилоскопических устройствах представляло значительные сложности.

Предприятием-заявителем начинается разработка рабочей документации и создание опытного образца устройства со сроком внедрения в 2001 году.

Изобретение относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники, в частности к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых правоохранительными органами. Устройство содержит воспринимающую отпечатки пальцев поверхность, оптически связанные между собой проекционную оптическую систему, источник света, отклоняющую оптическую систему и систему фотоприемных элементов, выполненные с возможностью синхронного перемещения, и блок обработки изображений, электрически связанный с системой фотоприемных элементов. Отклоняющая оптическая система погружена в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, одной из сторон которой является воспринимающая отпечатки пальцев поверхность. Кроме того, источник света, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов выполнены в едином блоке с отклоняющей оптической системой, а отклоняющая оптическая система выполнена в виде призмы, которая в сечении имеет форму равнобедренной трапеции. Технический результат: расширение функциональных возможностей устройства, снижение его габаритов и стоимости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее воспринимающую отпечатки пальцев поверхность, оптически связанные между собой проекционную оптическую систему, источник света, отклоняющую оптическую систему и систему фотоприемных элементов, выполненные с возможностью синхронного перемещения. и блок обработки изображений, электрически связанный с системой фотоприемных элементов, отличающееся тем, что в нем отклоняющая оптическая система погружена в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, одной из сторон которой является воспринимающая отпечатки пальцев поверхность. 2. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что источник света, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов выполнены в едином блоке с отклоняющей оптической системой. 3. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что отклоняющая оптическая система выполнена в виде призмы, которая в сечении имеет форму равнобедренной трапеции.