Brevet FR2633063A1 — publié le 19891222

DISPOSITIF OPTIQUE DESTINE A ETRE UTILISE DANS UN APPAREIL POUR VISUALISER LA SURFACE D'UN OBJET, NOTAMMENT POUR VISUALISER DES EMPREINTES DIGITALES L'invention concerne un dispositif optique pour l'utilisation dans un appareil de visualisation pour visua- liser la surface d'un objet, et en particulier pour visua- liser une empreinte digitale. Jusqu'à présent, un certain nombre de systèmes ont été proposés pour visualiser la configuration unique de crêtes et de vallées présentée par le doigt d'un individu. Traditionnellement, ceci était fait par l'impression à l'encre d'un doigt. Toutefois, récemment, des techniques plus sophistiquées ont été développées, qui sont basées sur la visualisation optique et qui procurent une image d'iden- tification qui est plus détaillée et plus précise que les techniques d'impression à l'encre. Avec ces systèmes, le doigt de l'individu est placé contre la face arrière d'un substrat transparent et une image du doigt qui est présent sur la surface arrière du bloc est formée à travers la surface avant du substrat et est projetée sur un récepteur ou-un système de traitement. L'équipement récepteur peut être construit sous la forme d'un écran, d'un appareil photographique ou d'un groupement de cellules photoélec- riques. Dans un système de visualisation décrit dans la demande de brevet français n 2 407 530, une plaque trans- parente a une couche élastique transparente qui est fixée sur la surface arrière de la plaque sur laquelle est déposé un revêtement métallique. Le rayonnement optique traverse la plaque et la couche élastique et est réfléchi depuis le revêtement métallique à travers la couche élastique et le substrat. Lorsqu'un doigt est placé sur le revêtement, les crêtes sur le doigt infléchissent le revêtement et la couche élastique uniquement là o les crêtes viennent en contact avec le revêtement, et cela produit un changement dans l'intensité de la lumière réfléchie depuis le revête- ment de métal dans ces zones. Cependant, on a constaté que, lorsque le revêtement et la couche élastique étaient défor- més par la pression du doigt, la couche de revêtement avait tendance à se fissurer et qu'il était possible qu'elle perde son adhérence avec la couche élastique. Selon la présente invention, un dispositif optique pour une utilisation dans un appareil de visualisa- tion comprend un substrat, sur un côté duquel est disposé un ensemble sensible à la pression comportant une couche élastique, le substrat et la couche élastique étant trans- parents aux longueurs d'onde optiques, et une couche réflé- chiss:e disposée sur la couche élastique afin de réflé- chir le rayonnement optique traversant le substrat, grâce à quoi, en réponse à l'application d'une pression sur la couche sensible à la pression, suffisante pour déformer la couche élastique, les caractéristiques de réflexion de la couche réfléchissante changent dans la région o est appli- quée la pression, la couche réfléchissante comportant de nombreuses parties individuelles espacées. Du fait que l'on a une couche réfléchissante discontinue, les efforts exercés sur la couche sont consi- dérablement réduits, et, par conséquent, la couche réflé- chissante risque moins de perdre son adhérence avec la couche élastique. De préférence, la couche réfléchissante est couverte par une couche élastique protectrice afin d'éviter que la couche réfléchissante soit endommagée. De façon caractéristique, le substrat devrait se présenter sous la forme d'une plaque plate, bien qu'il pourrait également se présenter sous la forme d'un prisme, la couche élastique étant disposée sur l'hypothénuse ou sur toute autre face du prisme. De préférence, les parties individuelles devraient être aussi petites que possible afin de minimiser les efforts sur chaque partie. Pour minimiser la quantité d'informations perdue, les espaces entre les parties individuelles devraient également être maintenus aussi petits que possible. Si la taille des espaces est significativement inférieure au plus petit élément qui doit être détecté, la quantité d'informa- tions perdue sera alors négligeable. De façon appropriée, la couche réfléchissante comprend un revêtement réfléchissant. Dans ce cas, les parties individuelles de la couche réflé6chissante pour- raient être formées en déposant initialement la couche réfléchissante sous la forme d'une couche continue, puis en divisant cette couche continue en parties ou en zones indi- viduelles par un processus de photo-gravure. Egalement, il est possible que le revêtement réfléchissant puisse être déposé sur une plaque mère en verre- gravée profondément, puis être retiré en utilisant la couche élastique. Le dispositif optique pourrait être utile non seulement pour les empreintes digitales, mais également pour toute surface qui a une faible structure de contraste. Le terme "optique" vise à comprendre non seule- ment les longueurs d'ondes optiques, mais également les longueurs d'ondes infrarouges et les longueurs d'ondes ultraviolettes. Un exemple d'un dispositif optique pour une uti- lisation dans un appareil de visualisation va à présent être décrit en se référant aux dessins joints, dans lesquels: la Figure 1 est une vue de côté du dispositif optique lors de l'utilisation, et la Figure 2 est une vue de dessus du dispositif optique de la Figure 1 à une échelle plus grande, montrant la disposition des zones individuelles. La Figure 1 montre un dispositif optique 1 comportant un substrat 2 qui est optiquement transparent (tel qu'une plaque de verre) et une couche élastique 3 fixée au substrat 2 qui est également optiquement trans- parente. Un revêtement réfléchissant 4 est déposé sur la surface supérieure de la couche élastique 3. La couche réfléchissante 4 peut être formée en déposant le revêtement initialement sous la forme d'une couche continue, puis ensuite en divisant la couche continue par un processus de photo-gravure en parties individuelles 15 sur la couche élastique 3, comme montré en Figure 2. Pour obtenir la plus grande quantité d'informations possible à partir de l'appa- reil de visualisation, la taille de chaque espace 16 entre les parties individuelles 15 devrait être significativement inférieure au plus petit élément à détecter sur l'objet. De façon caractéristique, la taille des espaces devrait être de 5 rm. Pour minimiser les efforts sur les parties indi- viduelles 15, il est souhaitable que chaque partie indivi- duelle soit aussi petite que possible. De façon caractéris- tique, il s'agira de carrés dont les côtés auront une longueur de 50 um. Une couche protectrice élastique 5 recouvre le revêtement réfléchissant 4 et empêche le revêtement 4 d'être abîmé. Cette couche protectrice 5 pourrait être, de façon caractéristique, du même matériau que la couche élas- tique 3. Dans certaines applications, il peut ne pas être nécessaire d'incorporer une couche protectrice 5 car la possibilité d'endommager le revêtement réfléchissant 4 est minimale. Lors du fonctionnement, un doigt 6 est placé sur le dispositif 1, comme montré en Figure 1, et les crêtes 7 de la peau infléchissent la couche protectrice 5, le revê- tement réfléchissant 4 et la couche élastique 3, comme montré en Figure 1. Lorsqu'un faisceau entrant 8 illumine le dispositif 1, il est transmis à travers le substrat 2 et la couche élastique 3, et il est réfléchi par le revêtement réfléchissant 4 et traverse à nouveau la couche élastique 3 et le substrat 2 et quitte le dispositif 1 vers l'appareil de détection (non représenté). Là o le revêtement réfléchissant 4 se trouve en dessous d'une vallée 11 sur la surface du doigt 6,-il n'est pas déformé par le doigt 6. Par conséquent, un faisceau entrant 8 est réfléchi suivant un angle égal à l'angle d'incidence et il ressort du dispositif 1 sous la forme d'un faisceau sortant 9, comme montré en Figure 1. Le faisceau de sortie 9 est ensuite détecté par l'appareil de détection. Par contre, si le revêtement réfléchissant 4 a été déformé par une crête 7 du doigt 6, comme montré en Figure 1, le faisceau entrant 8 est alors réfléchi dans des directions différentes (diffusé) sous la forme de faisceaux sortants 10. Par conséquent, les faisceaux sortants 10 venant de ces zones ne sont pas détectés par l'appareil de détection o l'intensité du faisceau reçu par l'appareil de détection est réduite de façon significative. Par consé- quent, l'appareil de détection détecte un motif de zones éclairées et sombres correspondant aux vallées 11 et aux crêtes 7, respectivement, du doigt 6. Pour que le dispositif optique 1 fonctionne effi- cacement, il est souhaitable que la couche élastique 3 ait un indice de réfraction aussi proche que possible de celui du substrat 2, pour réduire les réflexions à l'interface entre le substrat 2 et la couche élastique 3. De façon caractéristique, la couche élastique 3 pourrait être du polyuréthane ou du chlorure de polyvinyle plastifié. Dans une variante de réalisation de l'invention, l'appareil de détection pourrait détecter la lumière dif- fusée depuis la couche réfléchissante 4 là o elle a été déformée par les crêtes 7 plutôt que dans les zones o il n'y a pas eu de déformations. Dans cette réalisation, les zones éclairées détectées par l'appareil de détection correspondraient aux crêtes 7 et les zones sombres corres- pondraient aux vallées 11. Revendications 1. Dispositif optique (1) pour une utilisation dans un appareil de visualisation caractérisé en ce qu'il com- prend: un substrat (2), sur un côté duquel est disposé un ensemble sensible à la pression comportant une couche élastique (3), le substrat et la couche élastique étant transparents aux longueurs d'onde optiques, et une couche réfléchissante (4) disposée sur la couche élastique afin de réfléchir le rayonnement optique traversant le substrat, grâce à quoi, en réponse à l'application d'une pression sur la couche sensible à la pression, suffisante pour déformer la couche élastique, les caractéristiques de réflexion de la couche réfléchissante changent dans la région o est appliquée la pression, la couche réfléchissante comportant de nombreuses parties individuelles espacées (15). 2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, une couche élas- tique protectrice (5) recouvrant la couche réfléchissante (4). 3. Dispositif optique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé.en ce que le substrat est une plaque plate. 4. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties individuelles (15) ont la forme de carrés. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les côtés des parties individuelles ont une lon- gueur sensiblement de 50 pm. 6. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la taille de l'espace (16) entre chaque partie individuelle est sensiblement de 5 pm. 7. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissante (4) comporte un revêtement réfléchissant. 8. Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche réfléchissante (4) est formée en déposant initialement le revêtement réfléchissant sous la forme d'une couche continue; et les parties indivi- duelles (15) sont ensuite formées en retirant des parties de la couche continue par un procédé de photo-gravure. 9. Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche réfléchissante (4) est formée en déposant initialement le revêtement réfléchissant sur une plaque originale en verre gravée; en plaçant la couche élastique (3) sur le revêtement réfléchissant et en séparant la couche élastique de la plaque originale en verre de telle façon que le revêtement réfléchissant conti- nue à adhérer sur la couche réfléchissante dans les zones o la plaque originale en verre n'a pas été gravée. 10. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissante réfléchit le rayonnement dans le spectre visible.