Brevet FR2282842A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne de façon générale un dispositif terminal comprenant un capteur fiable et effi- cace et destiné à créer des dessin d'empreintes digitales ou des dessins analogues au niveau d'une fenêtre optique d'en trée d'un appareil de traitement de données, et plus précisément un tel appareil dans lequel le caractère satisfaisant ou non de l'empreinte est déterminé visuellement et rapidement avant manipulation par l'appareil de traitement de données qtti la compare #i d2autres et permet sa reconaafssance, Les appareils connus utilisés pour la création drim- pressions d'empreintes digitales sont de maniement délicat et leur utilisation est longue lorsqu'ils sont associes aux appareils de traitement de données ; de plus, ils ne comportent pas de dispositif assurant qu'une empreinte convenable a été réalisée avant balayage optique et introduction dans l'appa- reil de traitement de données sous forme par exemple de données numériques.En outre, on ne connatt ni la position de l'empreinte à la surface de la fenêtre d'entrée ni le fait que l'empreinte est complète de façon exacte. En conséquence, ltinjection des données dans l'appareil de traitement est retardée et ces données peuvent dans tous les cas se révéler inadéquates.Ainsi, le temps moyen nécessaire à la corrélation et à la reconnaissance réelle d'une empr#nt? introduite est accru de façon tout à fait superflue Bu temps est encore perdu par le fait que ltopérateur ne sait pas en général pourquoi l'empreinte n'est pas convenable et.il ne sait donc pas quelles corrections doivent autre réalisées pour remédier à la situation. S outre, de nombreux dispositifs connus dtim pression d'empreintes reposent sur le roulement du doigt afin qu ' il forme 1'empreinte et ce procédé peut déformer beaucoup 11 impression, la rendant inutilisable dans des comparaisons automatiques. L'appareil de l'invention destiné à la formation d'une image du dessin d'une empreinte digitale en vue d'une comparaison à un dessin mémorisé, comprend un prisme triangulaire droit transparent, comprenant deux côtés opposés, deux cotes qui se recoupent et forment un premier bord commun et un #té principal formant deux bords avec les deux cotés qui se recoupent, le cSté principal étant destiné à autre au contact des saillies séparant les sillons du doigt, une source lumineuse destinée à former un faisceau lumineux sensiblement parallèle ayant un premier axe optique et destiné à frapper le premier coté sécant afin que le faisceau lumineux soit refracté et éclaire les sillons avec formation d'une première image dans le prisme près du premier caté sécant, et une lentille de formation d'image placée sur un second axe optique et destinée à former une seconde image lorsqu'elle reçoit la lumière qui forme la première image. Le c#té principal ou grande face du prisme a une partie concave destinée à être au contact d'un doigt. Cette caractéristique permet l'éçlairement d'une très grande surface du doigt sans que celui-ci doive tourner comme décrit dans la suite. La partie concave peut aboutir le long de la face principale du prisme à une surface courbe qui peut être par exemple un secteur de surface sphérique. De cette manière, le bout d'un doigt peut autre éclairé, si bien qu'une image de surface considérable dtun doigt peut être formée. Lrinvention peut astre appliquée à un terminal de prise d'empreinte digitale de type optique permettant un enregistrement en temps réel d'une image du dessin d'une empreinte. Le terminal peut permettre la reconnaissance visuelle immédiate de la présence d'un doigt qui donne une mauvaise empreinte et permet une correction précise et rapide avant traitement des données. Le terminal permet aussi la réalisation d'une empreinte de grande surface du doigt examiné comme décrit précédemment, si bien que les données sont en quantité accrue et permettent une discrimination et une identification préciseset rapides des empreintes de façon très rentable.La partie concave de la grande face du prisme,# lorsqu'elle est utilisée, permet aussi de redisposer le doigt avec une grande précision dans 1'orientatlon angulaire et une précision modérée dans la disposition en translation. L'amélioration de la précision de la disposition réduit le temps ou la complexité de l'appareil nécessaire à la comparaison des données représentant les empreintes. On peut ainsi utiliser de façon très efficace un appareil -central de traitement de don nées, méme avec réduction du nombre des capteurs. Dtautres caractéristiques et avantages de l'appareil de formation dtune image dtune empreinte et de comparaison avec une empreinte mémorisée, selon l'invention, ressortiront mieux de la description qui va-suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une élévation en partie sous forme synoptique d'un appareil selon l'invention, et elle représente les divers él#ients optiques et la disposition par rapport à l'appareil de traitement de données - la figure 2 est une élévation d'une variante de prisme destin à l'appareil de la figure 1 - la figure 3 est une élévation frontale du prisme de la figure 2 - les figures 4 et 5 sont une élévation latérale et une élévation frontale d'un autre mode de réalisation de prisme; et - la figure 6 est un schéma représentant une partie de la figure 1. L'appareil de la figure 1 est un terminal à capteur optique destiné par exemple à l'enregistrement en temps réel dtun dessin binaire ou autre de L'image d'une empreinte, le doigt humain étant placé à cet effet à la surface d'une fenotre d'entrée du terminal à capteur optique. On déorit d'abord en détail les surfaces des fenêtres de prise d'empreintes et leur association au traitement en temps réel, pour mieux comprendre 1tinventlsh. Il existe deux types de surfaces de fenêtres d'entrée utilisés de façon courante pour l'enregistrement en temps réel des empreintes digitales. Dans un cas, le doigt à examiner est placé au contact d'une surface drun prisme transparent en verre qui est éclairé par l'intérieur, la lumière étant diffusée par les régions de la surface du prisme qui sont au contact des parties supérieures des nervures séparant les sillons du doigt. La lumière réfléchie et non dispersée ou la lumière dispersée peuvent alors autre utilisées par un appareillage auxiliaire connu pour la création d'informations qui peuvent titre conservées, comparées ou traitées d'une autre manière.De tels prismes sont décrits par exemple dans lev demandes de brevet*frangais nO 73 36 820 et 75 27 562 déposées les 16 octobre 1973 et 26 juillet 1973 respectivement par la Demanderesse. Selon un autre procédé, une empreinte de graisse est formée sur une bande transparente et propre par contact direct avec le doigt, et l'empreinte de graisse est lue par un appareillage auxiliaire qui peut comprendre un appareillage optique à lumière cohérente ou non. Une utilisation satisfaisante d'un capteur d'empreinte sur bande transparente peut 8tre obtenue lorsque -l'opéra- teur a un entrainenent convenable, comprenant notamment l'es- timation de la force de compression du doigt examiné contre la bande afin que l'empreinte soit nette et non perturbée et contienne une quantité optimale de graisse. La quantité de graisse retenue à la surface de la bande dépend évidemment de la sécheresse du doigt au moment du contact. Par exemple une main fratchement lavée ne donne pas en général une empreinte satisfaisante. Le passage du doigt sur le front accroît normalement la quantité de graisse et celle-ci peut suffire suivant l'appareil optique particulier utilisé par le capteur. Dans certains cas, des quantités de graisse supplémentaires sont nécessaires parfois d'un type plus visqueux que la graisse naturelle du corps. En général, le problème de la détermination de la présence de la quantité convenable de la graisse sur le doigt à examiner pour la formation d'une empreinte utile se pose aussi bien pour l'utilisateur novice des terminaux d'enregistrement d'empreintes que pour l'expert plus compétent. Bien qu'un utilisateur expérimenté de l'appareillage connu puisse former une empreinte satisfaisante de graisse la plupart du temps, un novice peut avoir les plus grandes difficultés. L'appareil à prisme met en oeuvre une surface à fenêtre d'entrée qui est en général d'utilisation plus facile, mais on ne peut pas encore garantir que les empreintes sont toujours bonnes. Comme dans le cas d'un appareil à bande transparente, des mains excessivement propres ou sèches peuvent ne pas donner une empreinte convenable. En outre, ltopé- rateur ne sait pas exactement au moment de la formation de l'empreinte si celle-ci est complète ni si elle est convena blement disposée sur la surface d'entrée, et il ne sait pas non plus si elle permet à l'appareil de traitement de données de disposer d'une quantité suffisante de données mesurées. Dans les appareils connus, 11 opérateur ne peut pas vérifier facilement que des données convenables sont disponibles sous forme d'une empreinte avant analyse des données et transfert au calculateur associé qui assure le traitement. Dans un calculateur classique, les données obtenues sont condensées, réglées afin que les effets de la translation et du défaut d'orientation angulaire soient éliminés, puis comparées à des données numériques mémorisées afin que la corrélation entre les données et un jeu analogue précédemment enregistré de données numériques soit établie. Une conséquence naturelle est qu'il existe un retard de plusieurs secondes chaque fois que des données erronées sont transmises à la surface de la entre d'entrée ; ainsi, le temps moyen nécessaire à la reconnaissance réelle de l'empreinte est long. Un autre facteur très important est que l'opérateur ne sait pas en général pourquoi l'empreinte n'est pas convenable. En conséquence, il ne sait pas quelles corrections réaliser pour éviter la répétition du défaut de reconnaissance.L'effet total est une précision réduite de l'identification, un débit réduit des candidats à 11 examen des empreintes dans l'appareil, et une réduction générale de la confiance dans l'utilité du terminal lui-meme. L'invention permet la réduction Qu ltélimination du temps perdu avec les appareils connus à capteur d'empreintes. L'invention élimine la mauvaise précision de reconnaissance par création d'empreintes erronées, si bien qu'elle réduit beaucoup les retards de traitement dans le calculateur des données des empreintes et réduit ainsi considérablement le temps moyen nécessaire à la reconnaissance fiable des empreintes. Une caractéristique de l'invention est la formation d'une image visible de l'empreinte instantanément dès qu'elle est formée à la surface de la fenêtre. Cette caractéristique permet la vérification par l'opérateur, avant le traitement des données, de la présentation d'une empreinte tout à fait convenable et permettant le traitement. Ainsi, en présence d'une empreinte qui ne convient pas, l'opérateur peut prendre les mesures correctrices qui s'imposent pour la formation d'une empreinte convenable. L'opérateur peut aussi voir directement que l'empreinte est totale et il peut déterminer son emplacement.L'invention concerne donc un terminal de prise d'empreinte en temps réel donnant une image visible de cette empreinte immédiatement lorsqutelle-est produite si bien qu'une correction rapide et souhaitable par ltopé- rateur peut autre réalisée. Dans l'appareil selon l'invention représenté sur la figure -1 ,l'empreinte est éclairée par-dessous par de la lumière provenant d'une source sensiblement ponctuelle représentée par une lampe 1, les rayons lumineux étant collimatés par une lentille 2 puis réfractés lorsqu'ils pénètrent dans un prisme rectangulaire isocèle 3. Un doigt 5 dont 1 t empreinte doit wetre examinée vient au contact de la surface 4 du prisme 3 et l'empreinte est ainsi éclairée par la lumière. Seule la lumière dispersée par les parties de l'empreinte qui sont en contact réel avec la face 4 d'entrée du prisme 3 pratiquement (normalement les parties supérieures des saillies) forme un objet 6 au point focal d'une.len- tille 11.Ainsi, les rayons 7, 7a provenant d'un point représentatif de l'objet 6 sont focalisés en un point du plan image de la lentille 11. De la meme manière, tous les points de l'objet 6 sont focalisés de manière analogue et forment une image 13 dans le plan d'entrée d'un capteur optique 12 permettant ltexamen et la corrélation par un appareil classique 15 de traitement de données. Un miroir semi-transparent incliné 8 est placé entre le prisme 3 et la lentille 11 et permet à l'opérateur 10 d'observer directement l'objet 6. La lumière diffusée et parvenant à l'oeil de l'opérateur forme une image claire, de grand contraste et pratiquement à l'échelle de l'empreinte te digitale telle qu'elle est produit instantanément lorsque le doigt 5 est placé au contact de la surface 4.Dans une variante, l'observateur 10 peut regarder un moniteur classique 17 de télévision qui présente l'image détectée par le capteur optique 12 qui peut betre un tube "Vidicon't classique d'une caméra ou d'un détecteur d'image. Ainsi, lropé- rateur peut déterminer visuellement si 11 empreinte convient et, si elle ne convient pas, pourquoi. Il peut alors transmettre les données du capteur 12 par des fils 14 à ltappa- reil 15 de traitement par fermeture d'un commutateur 16 uniquement Lorsqu'une empreinte convenable est disponible. Des essais poussés réalisés avec l'appareil de la figure 1 montrent qu'il convient de façon générale et qu'il est utile pour l'échantillonnage de l'orientation des sillons des empreintes dans les zones de grande activité du dessin formé. Ces nzones de grande activité sont les zones normalement centrales de #1'empreinte dans lesquelles les changements d'inclinaison aux points voisins de mesure sont relativement importants ; l'inverse caractérise des régions de faible activité qui ne sont pas placées normalement au centre de l'empreinte. Un avantage du prisme suivant la variante représentée sur les figures 2 et 3 est dA au fait qu'une information très utile de discrimination peut autre obtenue à partir des zones externes de faible activité des empreintes.On constate aussi qu'une telle information peut autre obtenue malgré la déformation naturelle et fréquente du doigt lors du contact dans la prise d'emprtinte. Bien que la surface totale de l'empreinte puisse autre notablement accrue par roulement du doigt sur une surface plane, telle que la surface 4 de la entre d'entrée du prisme 3 de la \figure 1, le roulement provoque souvent une déformation i; ortante de l'empreinte qui-ne peut pas Stre reproduite en général d'une prise d'empreinte à la sui- vante. Ainsi, la souplesse et l'élasticité naturelles du doigt humain ont tendance à réduire la précision, la fiabilité et la reproductibilité de la reconnaissance des empreintes. Dans le second mode de réalisation de l'invention, ltempreinte obtenue correspond à une surface du doigt nettement supérieure à celle qui correspond à une empreinte faite à plat et sans roulement, sans utilisation du roulement qui provoque une déformation de l'empreinte par compression. Ce modb de réalisation supprime aussi les difficultés présentées de façon classiqueFpour la simulation de la formation d'une empreinte avec roulement et sans roulement réel du doigt a examiner. Dans un tel dispositif connu, on cherche à faire rouler une carte réceptrice d'image autour du doigt afin qu'elle donne une impression encrée, mais la déformation du doigt examiné n'est pas évitée pour autant. On a proposé des dispositifs complexes et coûteux comprenant un réseau de fibres optiques. Dans l'appareil des figures 2 et Dy un prisme 23 ayant une surface 24 formant une fenêtré d'entrée qui est concave ou qui comprend une partie courbe rentrante en partie cylindrique, est utilisé et la forme de la surface 24 peut btre un secteur d'un cylindre dont le diamètre est lé- gèrement supérieur à celui du doigt qui doit titre examiné. On peut utiliser une série de tels prismes adaptés à des plages correspondantes de diamètres de doigt. La lumière diffusée par la grande partie du doigt qui est au contact de la entre 24 du prisme 23 atteint une lentille de formation d'image correspondant à la lentille Il de la figure 1, et elle forme une image dans le plan 13 du capteur optique. Le capteur optique ou le dispositif "Vidicon" 12 -ana- lyse l'image de ltetpreinte de manière classique et transmet un courant de donnes par les file 14, permettant la reconstruction des détails essentiels de l'empreinte par l'appareil 15 de traitement de données. La surface en partie cylindrique 24 constitue aussi un dispositif de positionnement du doigt. Dans un mode de réalisation avantageux, le doigt 5 est disposé dans l'alignement de la surface 24 au contact de la surface réelle et au contact d'une surface de butée (non représentée) placée à l'extrémité interne de la surface d'en tree. La surface 24 constitue donc une surface de positionne ment permettant la disposition suffisamment précise de ltem- preinte pour que la charge du traitement ultérieure des données soit beaucoup réduite. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, un prisme 33 comprend une surface d'entrée 34 qui est concave et en partie cylindrique, cette surface étant analogue à la surface 24 du prisme des figures 2 etX3, mais la surface 34 ne se poursuit paspas qu; au sommet 36 du prisme comme dans le cas des figures 2 et 3. Au contraire, elle aboutit à une surface 35 qui se raccorde régulièrement et qui correspond sensiblement à un secteur de surface sphérique. Ainsi, le dessin du bout d'un doigt à examiner peut entre aussi compris dans l'empreinte ainsi que les parties latérales du doigt qui peuvent être imprimées sur la surface 24 du prisme 23 de la figure 2. Comme représenté sur la figure 6, l'ouverture de la lentille Il qui doit être utilisée avec l'un quelconque des prismes décrits est choisie afin qu'elle soit suffisamment faibles et la distance entre la lentille Il et le prisme 3 ou 23 est choisie afin qu'elle soit suffisamment grande pour que le champ courbe de l'empreinte soit convenablement bien focalisé à l'emplacement 13 qui est occupé par exemple par l'anticathode du tube Vidicon. La grande distance entre le prisme et la lentille est aussi avantageuse car elle rend minimale la déformation au grossissement dans la plage angulaire de l'empreinte, étant donné la variation du rapport objet/image.Par exemple, on suppose que la profondeur de la partie courbe de la fenêtre 24 au contact du doigt est d'environ 0,5 cm et que la distance prisme-lentille est d'en liron 40 cm. Pour un exemple d'empreinte comprenant 20 sillons par centimètre, ltouverture de la lentille Il n'est pas supérieure à 4 cm environ pour que les images soient bien focalisées. On note que le terminal décrit permet une augmentation importante du débit de personnes dont les empreintes doivent autre examinées. Dans un terminal multiple comprenant un seul dispositif central de traitement de données, le nombre de capteurs d"empreintes nécessaires d'un nombre donné de personnes peut être réduit si bien que le prix de mise en oeuvre et de réalisation de l'appareil est réduit. En outre, la présence d'un doigt qui pourrait avoir tendance à donner une mauvaise empreinte peut être observée visuellement directement, et une sélection rapide peut être réalisée de l'une -des meilleures parmi dix empreintes par exemple. De manière analogue,lorsque la peau du doigt qui doit être examiné a été coupée ou détériorée d'une autre manière ou est rayée, la dé térioration peut aussi être notée directement. La correction, par exemple la transmission de données dtun autre doigt, peut être réalisée directement avec une économie correspondante de temps. L'invention accrue de plus la précision et en conséquence réduit le temps de fonctionnement étant donné que les empreintes sont réalisées sous forme très large sans roulement ou déformation indésirable du doigt, si bien que la discrimination et la précision de l'identification sont accrues. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à la formation d'une image d'une empreinte digitale afin qu'elle soit comparée à un dessin mémorisé, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un prisme de section droite triaggulaire rectangle qui est transparent et qui comprend deux côtés opposés, deux côtés sécants forment un premier bord commun et un côté principal formant un second et un troisième bord avec les deux Côtés sécants, le côté principal étant destiné à être au contact des nervures comprises entre les sillons d'un doigts une sour- ce lumineusedestinée à former un faisceau lumineux sensible- ment parralèle ayant un premier axe optique et venant frap- par le premier côté sécant afin que le faisceau lumineux soit réfracté et éclaire les sillons avec formation d'une première -e de ceux-ci dans le prisme près du premier côté sécant, et une lentille de formation d'images, orientée suivant un second axe optique et destinée à former une seconde image avec la lumière provenantde la première image. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en- ce que le côté principal du prise a une partie concave destinée à titre an contact des saillies placées entre 'les sillons du doigt. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la * concave comprend une partie de cylindre 4nt l'axe est sensiblement perpendiculaire au premier bord com- mun du prisme. 4. phare % selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de gindre a des dimensions telles qu'elle empêche le déplacement latéral du doigt, et un profil tel qu'elle détermine la position longitudinale du doigt. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qutil comprend de plus un dispositif de balayage de la seconde image, et un moniteur destiné à donner une présentation agrandie de la seconde image formée par le dispositif de balayage. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'fol comprend de plus un dispositif de traitement de données qui peut fonctionner sélectivement sous la commande d'un opérateur afin qu'il compare la seconde image à un dessin mémorisé. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un miroir semi-réfléchissant placé suivant le second axe optique et destiné à renvoyer de la lumière de la première image vers l'oeil d'un observateur, placé suivant un troisième axe optique. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture de la lentille qui forme l'image est inférieure au dixième environ de la distance séparant le premier c#té sécant du prisme à la lentille. 9. Appareil de formation d'une image d'une empreinte digitale, caractérisé en ce qu'il comprend un prisme triangulaire transparent ayant deux cotes opposés, deux c8tés sécants délimitant un premier bord commun, et un côté principal formant un second et un troisième bord avec les côtés sécants, le côté principal ayant une partie concave destinée' à être au contact des saillies disposées entre les sillons d'un doigt, la partie concave ayant de la forme d'une partie/cylindre dont l'axe est sensiblement perpendiculaire au premier bord, une source lumineuse destinée à transmettre un faisceau lumineux à travers le prisme sur lesdites saillies au niveau de la partie concave afin qu'une première image de oes saillies soit formée dans le prisme, et une lentille de formation d'images destinée à former une seconde image avec la lumière provenant de la première image. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la partie concave a des dimensions telles qu'elle maintient le doigt en direction latérale si bien que l'empreinte observée comprend des parties importantes des saillies des côtés du doigt. il Appareil selon l'une des revendications 9 et 10, carac térisé en ce qu'une extrémité du profil de la partie concave est telle qu'elle @ la position du doigt en direction longi- tudinale, si bien que l'empreinte observée comprend des parties importantes des sillons et des saillies du bout du doigt.