УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОТПЕЧАТКА ПАЛЬЦА
FINGERPRINT DETECTOR

Заявляемое изобретение относится к области дактилоскопии, более конкретно к устройствам для регистрации папиллярного узора пальца, и может быть использовано в системах ограничения доступа в защищаемые объекты, основанных на идентификации личности по отпечаткам пальцев.
Известен аналог предлагаемого изобретения, например устройство для сканирования рисунка кожных линий, описанное в патенте РФ №2168206, осуществляющее изложенный в этом патенте способ (МПК G06K 9/00, А61В 5/117, опубликовано 27.05.2001 г.). Устройство содержит установленное на неподвижной опоре выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, предназначенное для размещения на нем ладони, и неподвижно установленные с соответствующих сторон области контакта основания с ладонью источник и приемник излучения, причем основание выполнено в виде цилиндра с возможностью вращения вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, для поворота на угол, обеспечивающий, по меньшей мере, полное перемещение помещенной на него ладони относительно потока сканирующего излучения. Недостатком аналога является его сложное конструктивное исполнение и высокая себестоимость за счет наличия крупногабаритного цилиндра из оптического стекла, прецизионного привода цилиндра и сложной оптической схемы формирования оптического излучения на поверхность цилиндра.
Известно также устройство для регистрации папиллярного узора (патент РФ №2218866, МПК А61В 5/117), содержащее трехгранную призму, оптически связанные между собой источник света, проекционную систему и систему фотоприемных элементов, а также блок обработки сигнала, электрически связанный с системой фотоприемных элементов, причем призма имеет форму прямоугольного треугольника, грань меньшего катета призмы является воспринимающей, грань большего катета является входной и одновременно выходной гранью, грань гипотенузы образует с воспринимающей гранью угол 60-75 градусов, а проекционная система, источник света и система фотоприемных элементов расположены напротив грани большего катета. Данное устройство имеет более простую конструктивную схему, чем предыдущее, однако наличие призмы, выполненной из оптического стекла, делает его относительно дорогим при производстве.
В качестве прототипа как наиболее близкого к заявляемому техническому решению выбрано устройство для регистрации папиллярного узора (патент РФ №2190352, МПК А61В 5/117, опубликовано в 2002 г.), содержащее воспринимающую отпечатки пальцев (ладоней) поверхность, оптически связанные между собой проекционную оптическую систему, источник света, отклоняющую оптическую систему и фотоприемную систему, выполненные с возможностью синхронного перемещения и размещенные под воспринимающей поверхностью, и блок обработки изображений, электрически связанный с фотоприемной системой, при этом отклоняющая оптическая система погружена в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, лицевой стороной которой является воспринимающая поверхность, а проекционная оптическая система, источник света и фотоприемная система размещены под отклоняющей оптической системой и механически связаны с ней. Недостатком прототипа является размещение движущихся узлов устройства внутри жидкости, что предъявляет требования по обеспечению герметичности устройства и соответственно усложняет его конструкцию.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание конструктивно простого и дешевого устройства с малыми габаритами для регистрации папиллярного узора пальца.
Достигается это тем, что:
- источник света, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов расположены под областью контакта пальца с воспринимающей поверхностью пластины;
- пластина выполнена из упругого эластичного материала с возможностью его прогибания под действием усилия пальца.
Кроме того, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов помещены внутрь цилиндрической оболочки, крепящейся одним из торцов к нижней поверхности корпуса и выполненной из светонепроницаемого материала.
Кроме того, на противоположных боковых стенках корпуса установлены оптически связанные между собой дополнительные источник и приемник света, расположенные на заданном расстоянии от воспринимающей поверхности пластины, осуществляющие включение и отключение источника света, освещающего область контакта пальца с воспринимающей поверхностью.
Суть изобретения поясняется на чертеже, на котором приведена принципиальная схема устройства.
Устройство для регистрации папиллярного узора содержит корпус 1 с боковыми стенками 9, который может быть выполнен, например, в форме параллелепипеда. Внутри корпуса установлены источники света 2, например светодиоды, которые освещают воспринимающую отпечатки пальцев поверхность 3, выполненную в виде пластины из оптически прозрачного материала, установленной на боковых стенках 9 корпуса 1. Под областью контакта пальца 12 с воспринимающей поверхностью 3 установлена проекционная оптическая система 4 и система фотоприемных элементов 5, электрически связанная кабелем 6 с блоком обработки 7 изображений, например контроллером или ПЭВМ. Источники света 2 также расположены под областью контакта пальца 12 с воспринимающей поверхностью 3. Кроме этого источник света 2, воспринимающая поверхность 3, проекционная оптическая система 4 и система фотоприемных элементов расположены последовательно и оптически связаны между собой. Проекционная оптическая система 4 и система фотоприемных элементов 5 могут быть помещены внутрь цилиндрической оболочки 8, крепящейся одним из торцов к нижней поверхности корпуса и выполненной из светонепроницаемого материала, например из темноокрашенной пластмассы, металла и т.д. Оболочка 8 служит для снижения влияния источников света 2 на систему фотоприемных элементов 5.
Воспринимающая отпечатки пальцев поверхность 3 выполнена из упругого эластичного материала (который должен быть оптически прозрачным), например из прозрачной силиконовой резины, полиуретана и т.д., которые могут прогибаться под действием усилия пальца. Дополнительно в устройстве на противоположных боковых стенках 9 корпуса 1 могут быть установлены оптически связанные между собой источник света 10 и приемник света 11, расположенные на заданном расстоянии от воспринимающей поверхности 3. Свет от источника 10, попадающий на приемник 11, показан пунктирной линией. Источник 10 и приемник 11 света предназначены для включения и выключения источников света 2.
Работает заявляемое устройство следующим образом.
К воспринимающей отпечатки пальцев поверхности 3 прикладывается палец 12. При наличии в устройстве источника 10 света и приемника 11, которые находятся во включенном состоянии (свет от источника 10 падает на приемник 11), источники света 2 не работают. После нажатия пальца 12 на упругую эластичную поверхность 3 последняя прогибается и прерывает поток от источника 10 света к приемнику 11. При прерывании потока происходит включение источников света 2 (схема включения не показана), которые освещают область контакта пальца 12 с поверхностью 3. Там, где к поверхности 3 прилегают впадины между папиллярными линиями, свет проходит через воздушные прослойки впадин в кожу и поглощается, а там, где к поверхности 3 прилегают бугорки папиллярных линий (гребни), свет от источника 2 частично поглощается, а частично рассеивается бугорками, при этом часть рассеянного света возвращается в пластину 3 и затем попадает на проекционную оптическую систему 4, формирующую параллельный световой поток на систему фотоприемных элементов 5, в плоскости которой формируется светотеневая картина папиллярных линий пальца, которая преобразуется фотоприемной системой 5 в электрический сигнал, передающийся по кабелю 6 для дальнейшей обработки в блок 7. Для уменьшения влияния прямого света от источников 2 на систему фотоприемных элементов 5 в устройстве может устанавливаться цилиндрическая оболочка 8, охватывающая проекционную оптическую систему 4 и систему фотоприемных элементов 5 и выполненная из светонепроницаемого материала. После снятия пальца 12 с воспринимающей поверхности 3 она принимает свою первоначальную форму плоской пластины, свет от источника 10 вновь начинает попадать на приемник 11 и связанная с ними электрическая схема выключает источники света 2. Устройство готово для регистрации следующего отпечатка пальца.
Заявляемое устройство благодаря описанному в нем взаимному расположению элементов позволяет выполнить его в габаритах 40×40×15 мм и имеет простую конструктивную схему пополнения. Кроме того, наличие упругой эластичной воспринимающей отпечатки пальцев поверхности позволяет обеспечить большую, чем в аналогах и прототипе, площадь охвата поверхности пальца, что увеличивает вероятность идентификации личности за счет более полного изображения отпечатка пальца.
Заявителем изготовлен лабораторный образец устройства, на котором изображение отпечатка пальца по качеству получается достаточным для идентификации личности.
Предлагаемое устройство обладает новизной, наличием существенных отличительных признаков, промышленной применимостью и может быть защищено патентом на изобретение.