DE3018998C2 - Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrücken - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrücken nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der US-PS 39 47 128 ist es bekannt, den unmittelbar gewonnenen Fingerabdruck einer Person mit einer Aufzeichnung dieses Fingerabdrucks zu vergleichen, die sich beispielsweise auf einem Ausweispapier, einer Kreditkarte, einem sonstigen Informationsträger od. dgl. befinden.

Zur Durchfährung dieses Vergleichs wird ein Abbild des Fingerabdrucks durch Auflegen des Fingers der betreffenden Person auf ein Prisma hergestellt und dieses Abbild wird durch optische Mittel zur Deckung gebracht mit dem aufgezeichneten Fingerabdruck, der sich mit dem ihn tragenden Aufzeichnungsträger in einem Kartenschlitz des Vergleichsgerätes befindet Zur Herbeiführung der Deckungsgleichheit wird das ein Abbild des Fingerabdrucks tragende Lichtbündel einer Suchbewegung unterworfen, und zwar mit Hilfe eines ersten trapezförmigen Prismas und anschließend mit Hilfe von zwei prismatischen Keilformen, die um eine Achse eine gleichförmige Drehbewegung ausführen. Bei Identität der Fingerabdruckabbildung mit der Aufzeichnung ergibt sich nach photoelektrischer Umwandlung des den Vergleich bewirkenden Lichtstrahlbündels eine bestimmte Charakteristik der wechselstromartigen Ausgangsgröße des Photodetektors, die ausgewertet werden kann. Dieses Identitätscharakteristikum kann ein maximaler oder ein minimaler Ausgangswert sein, je nachdem, ob negative oder positive Fingerabdruck-Charakteristiken miteinander verglichen worden sind. Angaben über die effektive Auswertung des gewonnenen Detektorausgangssignals sowie dessen genauen Verlauf werden nicht gemacht

Bekannt ist ferner aus der GB-PS 13 38 787 eine auf einer abweichenden theoretischen Basis arbeitende Vorrichtung zur Durchführung eines Fängerabdruckvergleichs, wobei mit dem kohärenten Licht einer Laserquelle gearbeitet wird. Der Laserstrahl wird dabei aufgespalten und erzeugt einerseits ein Hologramm eines gegebenen Fingerabdrucks, welches sich als eine willkürlich erscheinende Verteilung von dunklen Flekken in einer Ebene darstellt. Der andere Teil des Laserstrahls gelangt nach Umlenkmitteln auf die Realzeitabbildung eines Fingerabdrucks und durchläuft anschließend einen Bewegungssucher oder Scanner, der aus zwei gegenläufig angetriebenen, zueinander gekippten Glasplatten besteht Im Endeffekt ergibt sich nach lichtelektrischer Umwandlung periodisch ein Korrelationsimpuls bei Identität der miteinander verglichenen Abdrücke.

Die vorliegende Erfindung ist in besonderer Weise geeignet, eine Vorrichtung zur Durchführung eines Fingerabdrucksvergleichs, wie sie in der DE-PS 29 52 402 beschrieben ist, vorteilhaft zu ergänzen. Diese Vorrichtung ist zwar geeignet, festzustellen, ob der auf der Karte oder einem sonstigen Auswertdokument befindliche Fingerabdruck identisch ist mit dem Fingerabdruck des Trägers, der diese Karte besitzt und einer Prüfeinrichtung vorlegt Allerdings läßt sich hierdurch noch nicht feststellen, ob der Träger auch die Befugnis aufweist, über diese Karte zu verfügen bzw. ob sich durch den Besitz; der Karte die Berechtigung zu einem bestimmten Handeln ergibt, d. h. beispielsweise das Betreten eines Gebäudes, dessen Tür sich bei Einschieben der Karte in das Prüfgerät öffnet Es ist daher erwünscht, daß das Prüfgerät gleichzeitig noch eine Überprüfung der Karte selbst vornimmt, die bestimmte Markierungen, Zeichnungen oder im folgenden kurz Meistersymbole in verfälschungssicherer Form aufweisen muß, damit die Identifikationskette Kartensystem-Fingerabdruck-Träger geschlossen ist

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch die Identifikationskette Ks rtensystem-Fingerabdruck-Träger dadurch sichergestellt ist, daß das Gerät auch noch die eingegebene Karte oder das Dokument einer zusätzlichen Überprüfung unterzieht

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE-OS 21 64 939 bekannt, ein Ausweisdokument, welches das Foto eines Trägers aufweist — also zur abschließender·. Überprüfung auf jeden Fall der Kontrolle einer menschlichen Person bedarf — zusätzlich mit Lochmarkierungen nach Art eines Codes zu versehen, so daß ein Auswertegerät für codierte Ausweiskarten ein Vergleich

ίο der Daten auf dieser Ausweiskarte mit gespeicherten Daten vornehmen kann. Solche Maßnahmen sind im übrigen in vielfältiger Form bekannt; das bekannte Prüfgerät verfügt entweder über mechanische oder auch optische Abtastvorrichtungen, die die in der Ausweiskarte enthaltenen Löcher erfassen, beispielsweise in elektrische Impulse umwandeln und Vergleicherschaltungen zuführen, die die gewonnenen Daten mit in einem Speicher des Prüfgeräts zuvor eingegebenen Referenzdaten, hier vorzugsweise in binär codierter Form bei einem magnetischen, elektrischen oder elektronischen Speicher, vergleichen. Die Prüfvorrichtung arbeitet auf ein nachgeschaltetes Stellglied, welches etwa die Steuerung einer Personenschranke übernimmt Abgesehen davon, daß bei diesem bekannten Lesegerät für codierte Ausweiskarten die Möglichkeit entfällt, von dem Gerät auch feststellen zu lassen, ob der Träger über die Ausweiskarte berechtigt verfügt, ist eine Fälschung der auf der Ausweiskarte angebrachten Markierungen vergleichsweise einfach, wenn lediglich Löcher in vorgegebener relativer Positionierung auf dieser angeordnet zu werden brauchen. Dies kann ohne weiteres durch Vergleich mit einer gültigen Ausweiskarte geschehen. Im übrigen weist dieses bekannte Lesegerät schon insoweit keine Bezüge zu vorliegender Erfindung auf, als bei der

Erfindung der Überprüfungsvorgang bis einschließlich zur Feststellung der Identität zwischen gespeichertem Symbol und Kartensymbol auf rein optischem Wege erfolgt, d. h. es werden Bilder oder Aufnahmen optisch miteinander verglichen und zur Deckung gebracht, wobei Lichtstrahlen eine Modulation erfahren. Erst dann erfolgt die lichtelektrische Umwandlung und die Weiterverarbeitung gewonnener Inipulsformen.

In ähnlicher Weise läßt sich der US-PS 38 05 298 ein System zur Identifizierung von Kartenbesitzern und zur

Überprüfung von deren Berechtigung entnehmen, wobei auf der Karte selbst und in einer Datenverarbeitungsanlage Kurven gespeichert werden, die charakteristischen Gesichtszügen des Kartenbesitzers entsprechen. Die Datenverarbeitungsanlage ist dann so programmiert, daß sie auch die Authentizität der Karte überprüft Die Speicherung der charakteristischen Gesichtskurvenzüge erfolgt elektrisch im Gedächtnisspeicher der Datenverarbeitungsanlage.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst die vorgenannte Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß in einem gemeinsamen Prüfgerät sowohl der Fingerabdrucksvergleich als auch der Kartenvergleich durchgeführt werden kann, letzterer in der Form, daß ein auf der Karte angeordnetes Meistersymbol auf optische Übereinstimmung und Deckungsgleichheit mit einem Meistersymbol im Prüfgerät verglichen wird. Für die Durchführung dieser beiden Vergleiche, die zeitlich zueinander versetzt erfolgen, wobei vorzugsweise zunächst die Überprüfung des Meistersym-

bols durchgeführt wird, werden mindestens teilweise Baukomponenten des einen Systems vom anderen mit benutzt; eine Vielzahl von strukturellen und elektronischen Baukomponenten werden insgesamt gemeinsam benutzt

Trotz Erhöhung des Vergleichsaufwands ergibt sich in vorteilhafter Ausgestaltung eine Beschleunigung des Prüfungsvorgangs, da sich lediglich bei positivem Ausgang der Meistersymbolüberprüfung sofort die Überprüfung auf die Identität der Fingerabdruckmuster anschließt; bei Vorhandensein von beispielsweise zwei photoelektrischen Detektoren legt ein nachgeschalteter Umschalter den Eingang der einen elektronischen Auswerteschaltung auf den dann jeweils signalführenden Ausgang der Detektoren.

Für die Identifizierung des Meistersymbols kann ein weiterer Scanner von den gleichen motorischen Mitteln angetrieben sein, die auch den Scanner für den Fingerabdruckvergleich antreiben, oder es ist nur ein einziger Scanner vorhanden, dem Ablenkmittel zugeordnet sind, um auch das Strahlenbündel für den Meistersymbolvergleich zeitlich versetzt dem Vergleichsmittel und dem Scanner zuzuleiten.

Wegen der Notwendigkeit der Durchführung eines Doppelvergleichs auf Identität zwischen optischen Abbildungen von Fingerabdrücken und Meistersymbolen kommt in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ausbildung des Scanners besondere Bedeutung für einen schnellen und einwandfreien Ablauf zu. So ergibt sich bei einer ersten Ausführungsform des Bewegungssuchers oder Scanners bei jedem vollständigen Abtastzyklus — charakterisiert durch die Wiederkehr einer vorgegebenen geometrischen Beziehung der die Abtastung durchführenden beiden Keilprismen zueinander — zweimal ein Bereich, in welchem Identifikationsimpulse im Verlauf des elektrischen Ausgangssignals auftreten. Es ist daher möglich, als ergänzendes Prüfkriterium auf dieses zweimalige Erscheinen des Identifikationsimpulses bei einem Abtastzyklus in sich ändernder zeitlicher Beziehung je nach Fortschreiten des Zyklus abzustellen; außerdem kann die schrittweise Weiterschaltung bezüglich einer Verdrehbewegung des Kartenhalter schon nach jeweils einem halben Abtastzyklus durchgeführt werden, so daß sich insgesamt eine Verdoppelung der Arbeitsgeschwindigkeit ergibt Dabei werden beim Einlaufen der vom Scanner bewirkten spiraligen Suchbewegung in den zentralen Bereich der Abtastebene sich hierdurch ergebende Ausgangssignale entweder nicht verwendet, weil hier die Abtastgeschwindigkeit geringer ist oder es ist unter Vermeidung einer Abtastung des zentraler. Bereichs möglich, unmittelbar wieder in den Randbereich der Abtastebene umzuschalten.

Schließlich ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung im Bewegungsablauf des Scanners dann, wenn die beim spiraligen Einlaufen bewirkten unterschiedlichen Abtastgeschwindigkeiten insgesamt vermieden werden, und zwar dadurch, daß die Bewegungen der beiden Keilprismen des Scanners so aufeinander abgestimmt werden, daß eine Bewegung quasistationär und die andere Bewegung mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit erfolgt, was zu einer entsprechenden konstanten Abtastgeschwindigkeit führt, die sich längs eines Kreises mit gegebenem Radius in der Abtastebene kontinuierlich oder inkremental verlagert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine mögliche Ausführungsform des Prüfgeräts und der strukturellen Zuordnung der einzelnen Baukomponenten,

F i g. 2 in schematischer Darstellung den Scanner-Bereich und die sich durch die kontinuierliche Phasenverschiebung in der Drehbewegung der Keilprismen des Scanners ergebenden Auswirkungen in Form von Diagrammen, die

Fig.3a und 3b Verläufe des Ausgangssignals einmal bei Abtastung im Randbereich der Abtastspirale und einmal im zentralen Bereich, die

F i g. 4a und 4b, 5a und 5b sowie 6a und 6b in Form von Diagrammen und in einer Aufsicht auf die Abtastebene das Auftreten der Identifikationsimpulsbereiche bei Abtastung im Spiralen-Außenbereich, im Zwischenbereich und im zentralen Bereich und die

F i g. 7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Bewegungssuchers oder Scanners.

Die im folgenden beschriebenen Maßnahmen sind im wesentlichen Weiterentwicklungen des in der DE-PS 29 52 402 beschriebenen Grundsystems, welches die Durchführung eines Vergleichs von Mustern gegebener, unveränderlicher Form, insbesondere von Fingerabdruckmustern gestattet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird ausdrücklich Bezug genommen auf die Beschreibung und Maßnahmen in dieser älteren Anmeldung der gleichen Anmelderin.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Feststeilungen, 1.) ob der Kartenträger über einen identischen Fingerabdruck verfügt, wie er auf der Karte festgehalten ist und ob 2.) die Karte solche Zeichen oder Markierungen aufweist, daß der Träger als Berechtigter ausgewiesen ist Im positiven Überprüfungsfall kann beispielsweise eine automatische Türöffnung bewirkt werden, so daß sich ein Zugang zu einem sonst verschlossenem Gebäude ergibt. Eine Ausführungsform eines Gerätes, welches diese Möglichkeiten eröffnet, ist in F i g. 1 dargestellt und mit 70 bezeichnet. Es versteht sich hierbei, daß der Aufbau und die äußere Gestaltung eine solchen kombinierten Überprüfungsgcrätes auch unterschiedlich sein kann; es kommt daher im wesentlichen an lediglich auf das Vorhandensein und die strukturelle Zuordnung der einzelnen vorhandenen Baukomponenten. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt ein erster Aufbau für die Durchführung eines (Fingerabdruck)Mustervergleichs eine Lampe 71 mit Lampenhalterung 71a und eine Kondensorlinse 72, die den von der Lampe 71 ausgehenden Strahlungsteil auf ein Primsa 73 lenkt, welches angrenzend an einen pultartigen vorderen Bereich 74 des Gerätes angeordnet ist und bei diesem Ausführungsbeispiel der unmittelbaren Auflage des jeweiligen Fingers des Trägers dient, dessen Fingerabdruckmuster mit dem Muster zu vergleichen ist, welches sich auf einer Karte befindet, die der Träger vorher in eine Aufnahmeöffnung eingeschoben hat, die sich im unteren Geräteteil befindet und mit 75 bezeichnet ist Von dieser Geräteöffnung aus ist der Einlaßschlitz eines Kartenhalters 76 zugänglich, der der Aufnahme und richtigen Positionierung der eingeschobenen Karte dient Zwischen dem Kartenhalter 76 und dem Prisma 73, welches den Strahlengang der Lampe 71 umlenkt, befindet sich, abgesehen von zwei Linsen 77 und 78, ein Bewegungssucher oder Scanner 79, wie

er im folgenden lediglich noch bezeichnet werden soll. Bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel vorliegender Erfindung umfaßt der Scanner 79 zwei Antriebsmotoren, etwa einen ersten Schrittmotor, der mit 80 be-

zeichnet ist, und einen normalen schnellen Antriebsmotor 81, auf deren Aufgabe und Verbindung mit den Scannerelementen weiter unten noch genau eingegangen wird.

Dem Kartenhalter 76 ist noch eine eigene Bewegungsantriebseinrichtung oder Korrektureinrichtung 82 zugeordnet, die den Kartenhalter bevorzugt in eine schrittweise Rotationsbewegung versetzt zur Erzielung einer winkelbezogenen Identität der Ausrichtungen des Musters auf der Karte und des mit diesem zu vergleichenden Fingerabdrucks, die auch einen Schrittmotor umfaßt. Nach Durchstrahlung des Fingerabdruck-Musterbereichs auf der Karte fällt der vom Prisma 73 ausgehende und vom Scanner 79 abgelenkte Strahlengang, von dem lediglich der Mittenstrahl 83 dargestellt ist, auf eine weitere Detektorlinse 84 und von dort auf den eigentlichen Detektor 85, der die auffallende Lichtmenge in ein elektrisches, von Impulsen überlagertes, wechselspannungsähnliches Ausgangssignal umwandelt, wie dies in Fig.3a angedeutet ist Dieses bisher beschriebene Teilsystem ermittelt und überprüft, ob die Karte dem Träger gehört; ob die Karte zu dem allgemeinen Überprüfungssystem gehört, stellt eine ergänzte Ausführungsform im gleichen Gerät fest, die bei der Darstellung der F i g. 1 einen in etwa parallelen Strahlengang aufweist und als besonderen Vorteil die schon vorhandenen Antriebsmittel für den Scanner oder Bewegungssucher mitverwenden kann. Dieser zweite Teilbereich zur Identifizierung einer Markierung, Kodierung oder eines sonstigen Zeichens auf der Karte und zur Überprüfung der Übereinstimmung dieses Zeichens mit einem im Gerät körperlich gespeicherten Zeichen, welches im feigenden als sogenanntes Meistersymbol bezeichnet werden soll, ist zunächst eine Kodensorlinse 86 vorgesehen, die den hier rechtwinklig von der Lampe 71 ausgehenden Strahlengang aufnimmt und einem Transparent 87 zuführt Dieses Transparent enthält das Meistersymbol, dessen korrektes Vorhandensein auf der Karte ebenfalls zu überprüfen ist Der Strahlengang läuft dann weiter zu einer Linse 88 und zu einem zweiten Bewegungssucher 89, der im Aufbau mit dem ersten Bewegungssucher 79 identisch sein kann und der auch dessen Antriebsmotoren 80 und 81 mitverwenden kann, wenn man davon absieht, den Strahlengang beispielsweise optisch abzulenken und durch den ersten und dann einzigen Scanner 79 überhaupt laufen zu lassen, was als Alternative ebenfalls innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegt Vom zweiten Scanner 89, dessen Aufbau weiter unten ebenfalls noch beschrieben wird, gelangt der Strahl, der wieder als Mittenstrahl 90 dargestellt ist, auf einen Ablenkspiegel 91 und von diesem durch eine weitere Linse 92 zum gleichen Kartenhalter 76, wo der Strahl 90 für das Meistersymbol die eingeführte Karte ebenfalls durchsetzt, und zwar an der Stelle, an welcher sich im Kartenbereich das dortige Meistersymbol befindet — für das genaue Aufsuchen ist der Scanner 89 vorgesehen —, so daß sich bei Übereinstimmung an einem zweiten Ausgangsdetektor 93 ein entsprechendes Ausgangssignal auch für das Meistersymbol ergibt Dem Detektor 93 ist noch eine Detektorlinse 94 vorgeschaltet

Der zeitliche Ablauf ist so, daß zunächst für einen ersten Zeitraum, der beispielsweise eine halbe Sekunde betragen kann, die Zugehörigkeit der Karte zum System überprüft wird, was in einem speziellen Anwendungsfall beispielsweise dem Kartenträger den Zugang zu einem Gebäude öffnet Sobald die Karte auf das Vorhandensein des Meistersymbols ordnungsgemäß überprüft und für richtig befunden worden ist — bei dieser Überprüfung erfolgt keine zusätzliche Dreh-Suchbewegung auch des Kartenhalters 76 —, setzt dann die Überprüfung der Fingerabdrucksmuster auf Übereinstimmungein.

Die zusätzliche Dreh-Suchbewegung des Kartenhalters mit Hilfe der Antriebsmittel 82 ist deshalb nicht erforderlich, weil der Kartenhalter für eine einwandfreie Positionierung und Einlegen der Karte mit dem Meistersymbol sorgt und das Meistersymbol als Transparent 87 ohnehin einwandfrei justiert in dem Gerät vorhanden ist Daher ergibt sich hier aber auch ein weiterer Freiheitsgrad für die Vielzahl der Ausbildungs- und Verzerrungsmöglichkeiten für das Meistersymbol, denn die Verdrehung jeweils um Winkelgrade stellt einen Freiheitsgrad dar, der als muitipiikativer Faktor in die erhebliche Anzahl von Möglichkeiten eingeht, das Meistersymbol unterschiedlich zu gestalten und entsprechend zu diskriminieren. Durch die gemeinsame Verwendung der motorischen Antriebe für die Scanner, durch einen gemeinsamen Kartenhalter, durch eine gemeinsames optisches System, welches mindestens die Lampe umfaßt und durch eine gemeinsame Auswerteelektronik ergeben sich erhebliche Kostenvorteile sowie Vorteile in der Überprüfungsgeschwindigkeit, denn es können zwei verschiedenen Kriterien (Karte gehört zum Träger — Karte gehört zum System) nahezu gleichzeitig überprüft und entschieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht daher darin, daß der Bewegungssucher oder Scanner un die durch ihn gegebenen Auswertemöglichkeiten des Ausgangssignals dadurch verbessert sind, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Information über den Ort in der X-Y-Ebene ermöglichen, an welchem die Abtastung soeben stattfindet Hierzu ist zunächst allgemein folgendes zu bemerken: Die Klarheit und Eindeutigkeit der »Gut-Aussage« bezüglich des hier negativ auftretenden Identifikationsimpulses hängt davon ab, ob die Abtastung in einem zentralen Bereich oder in einem Randbereich der Abtastebene erfolgt Tatsächlich ist die Größe, also die Amplitude und das spitze, scharfe Auftreten des negativen Identifikationsimpulses eine Funktion der Abtastgeschwindigkeit durch den Scanner. Diese Abtastgeschwindigkeit ändert sich aber und ist eine Funktion des Radius, weil der aus zwei relativ zueinander verdrehbaren Keilprismen bestehenden Scanner mit konstanter Winkelgeschwindigkeit arbeitet was aber bei sich verändernden Radien eine unterschiedliche Abtastgeschwindigkeit hervorruft Durch die relative Verdrehung der Keilprismen erfolgt die Abtastung in der Abtastebene (X-Y-Ebene) in Form einer sich auf den Mittelpunkt (zentralen Bereich) bewegenden Spirale. Die Abtastung im Randbereich ergibt negative Identifikationsimpulse, wie in Fig.3a anschaulich im Verlauf des Detektorausgangssignals ingesamt dargestellt und mit 14 bezeichnet sind; erfolgt die Abtastung jedoch im zentralen Bereich bzw. nähert sich die Abtastung diesem zentralen Bereich, dann ergeben sich verzerrte Identifikationsimpulse 14', die als solche praktisch nicht mehr zu identifizieren sind, da sie nach Aufbau und Frequenz in der Größenordnung der allgemeinen sinusförmigen Grundschwingung geraten (siehe F ig. 3b).
Es ist daher vorteilhaft, jeweils genau zu wissen, an welchem Punkt sich die jeweilige Abtastung durch den Scanner abspielt und wo dieser sich befindet, um entsprechende, die Auswertung betreffende Maßnahmen sowohl für den Fingerabdruckvergleich als auch den

Meistersymbol-Vergleich treffen zu können.

Zu diesem Zweck laufen synchron mit den Keilprismen 16a, 166 des Scanners Scheiben 95,96 oder sonstige geeignet Mittel um, die es jeweiligen Abtasteinrichtungen 97 und 98 ermöglichen, die Relativposition der Keilprismen 16a und 166 zueinander festzustellen. Die Abtastung im zentralen Bereich wird bei aus solchen Keilprismen aufgebauten Scannern jedenfalls dann erfolgen, wenn die Scanner zueinander sich in einer eine Rechteckform ergänzenden komplementären Position befinden, denn in diesem Fall wird der Strahl praktisch nicht abgelenkt und fällt auf den Mittenbereich der Abtastebene. Eine maximale Ablenkung ergibt sich bei einer Gegen-Keilprismaposition, wie sie in F i g. 2 schematisch angedeutet ist

Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die mitlaufenden Scheiben 95, 96 zur Hälfte transparent und zur Hälfte opak, so daß sich beim Umlauf unterschiedliche Durchstrahlungsverhältnisse ergeben, die von optischen Sensoren 97,98 erfaßt werden können. Diese optischen Sensoren 97, 98 können beispielsweise bestehen aus je einem Fototransistor und einer lichtemittierenden Diode, wobei sich als Ausgänge der beiden optischen Sensoren 97,98 die in F i g. 2 dargestellten und mit 99 und 100 bezeichneten Rechteckimpulse ergeben. Die Phasenverschiebung dieser beiden Rechteckimpulsfolgen 99 und 100, die sich aufgrund der Verdrehungen der Keilprismen und der mit ihnen umlaufenden Markierungen 95, 96 ergeben, entsprechen der jeweiligen dynamischen Relativposition der Keilprismen 16a, 166 während des Abtastvorgangs, so daß ein Phasendetektor 101 von üblicher Ausgestaltung in der Lage ist, festzustellen, zu welchen Zeitpunkten sich die beiden Rechteckimpulsfolgen 99, 100 und damit auch die Keilprismen in Phase oder in einer fortlaufenden Phasenverschiebung von schließlich auch 180° befinden. Ein entsprechendes erstes Ausgangssignal des die jeweilige Phasenverschiebung feststellende Detektor 101 ist mit 102 bezeichnet und gibt an. ob sich die relative Phasenverschiebung zwischen den Keilprismen 16a und 166 zwischen 0 und 180 Grad bzw. zwischen 180 und 360 Grad befindet Jeweils an den Stellen, an denen die Keilprismen um 180 Grad zueinander verdreht sind, d. h. in welcher sie sich in der komplementär ergänzenden Position befinden, ergibt sich die Zentralbereichsabtastung und in einem Bereich von ±20 Grad um die 180° Phasenverschiebung herum, wie dies der Kurvenverlauf 103 in F i g. 2 deutlich macht, liegt dann die Mittenbereichabtastung vor, die entweder ganz zu verbieten ist oder bei welcher sonstige Maßnahmen zu treffen sind, um eine einwandfreie Identifizierung sicherzustellen.

Diese Erfassung der relativen Phasenverhältnisse bei der Drehbewegung der Scanner-Keilprismen 16a und 166 ermöglicht die Synchronisation der Bewertungssysteme im elektronischen Bereich auf die jeweilige Phasenverschiebung im Scanner. Bei dem Phasendetektor 101, der die beiden Ausgangsrechteckimpulsfolgen 99 und 100 der optischen Sensoren zugeführt erhält, kann es sich um einen Operationsverstärker-Vergleicher mit zwei Eingängen (negativer und positiver Eingang) handeln, der so gestaltet ist, daß sich am Ausgang dieses Operationsverstärkers beispielsweise das Signal log 0 ergibt vom Punkt der Phasenverschiebung 0 bis zum Erreichen der völligen Gegenphasigkeit (Phasenverschiebung 180 Grad); ab diesem Moment ergibt sich das Ausgangssignal log 1 am Operationsverstärker bis wieder die Phasenverschiebung 360 Grad bzw. 0° erreicht ist. Aus diesem Kurvenverlauf 102 ergibt sich dann die Kurve 103, beispielsweise durch eine Zeitschaltung, die durch das Auftreten der sich jeweils bei 180 Grad ergebenden positiven Flanken der Impulsfolge 102 entsprechend synchronisiert wird.

Eine erste Möglichkeit zur Ausnutzung des durch ein entsprechendes log 0-Signal kenntlich gemachten zentralen Abtastbereichs im Kurvenverlauf 103 besteht dann darin, daß man — zur Vermeidung dieser zentralen

ίο langsamen Abtastung — innerhalb dieses Zeitraums von ±20 Grad um die 180° Phasenverschiebung herum ein drittes, beispielsweise solenoidgesteuertes Keilprisma im Scannerbereich (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorsieht, welches während dieses Zeitraums vom Solenoid in den Strahlengang gebracht wird, wodurch sich sofort eine Ablenkung in den Randbereich ergibt mit der entsprechenden Folge einer klaren und präzisen Identifikationsmöglichkeit für den negativen Identifikationsimpuls. Dieser tritt dann so auf, wie in Fig.3a dargestellt, auch wenn die beiden Abtastprismen 16a und 166 des Scanners gegeneinander örtlich um 180 Grad in ihrer Position verschoben sind, wie leicht einzusehen. Durch diese Synchronisation des dynamischen Bewegungsablaufs des Scanners auf den Auswertevorgang ist eine fortlaufende Auswertung möglich ohne Unterbrechung, auch dann, wenn sich während des Abtastvorgangs wiederholt eine Oberstreichung auch des zentralen Bereichs in der Abtastebene ergibt

Ein Ausführungsbeispiel im Scannerbereich kann so ausgelegt sein, daß sich beispielsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 125 Umdrehungen pro Sekunde des Keilprismas 16a ergibt, wobei das Keilprisma 166 dann so angetrieben ist, daß dieses sich etwa um

V₂% schneller dreht Man erkennt, daß sich ein jeweiliger Gleichstand der Keilprismen 16a, 166 dann immer nach 200 Umdrehungen insgesamt wieder ergibt. Das langsamer drehende Keilprisma 16a gilt dabei die Zeitbasis vor; eine automatische Geschwindigkeit-Reglungseinrichtung 104 ist vorgesehen und dem Scanner 79 zugeordnet.

Der zeitliche Abstand zwischen jeweils zwei beim dynamischen Umlauf der Scanner-Keilprismen 16a, 166 erreichten Gleichständen kann als ein Abtastzyklus bezeichnet werden und umfaßt, wie schon erwähnt, 200 Umdrehungen des die Zeitbasis bestimmenden Prismas, in welchem Zeitraum das geringfügig schnellere Prisma 166 201 Umdrehungen zurückgelegt hat Die Fig.4a, 5a und 6a, jeweils in Verbindung mit den Fig.4b, 5b und 6b, zeigen graphisch die sich ändernden Verhältnisse, je nachdem, ob man im Außenbereich der AbiäSiSpirälc (F ι g. 4ä, 4b) arbeitet öder Sich dem Zentralen Bereich allmählich annähert, der in den F i g. 6a, 6b dargestellt ist

Kann die Identifizierung in einem Außenbereich der Spirale entsprechend der Fig.4a, 4b vorgenommen werden, dann ergeben sich während einem vollständigen Abtastzyklus, der beginnt bei der Phasenverschiebung 0 zwischen den beiden Keilprismen bis zur erneuten Erreichung der Phasenverschiebung 0° (bei 360 Grad) zwei Bereiche, in denen die Identifikationsimpulse 14 auftreten können. Diese beiden Bereiche, die mit 105a und 1056 bezeichnet sind, liegen vergleichsweise weit auseinander und vom zentralen Abtastbereich 106 entfernt Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß durch die Relatiwerschiebung der beiden Keilprismen beim schnellen, dynamischen Ablauf bei jedem vollen Abtastzyklus zweimal die gleichen Relativpositio-

nen bezüglich der Strahlablenkung auftreten, getrennt durch die komplementäre Position der 180 Grad-Phasenverschiebung, wie ohne weiteres einzusehen ist. Dabei ergibt sich bei jedem schnellen Umlauf der beiden Keilprismen ein negativer Identifikationsimpuls, der zunächst von schwacher Amplitude ist, da der Relativstand der Keiilprismen sich erst allmählich der jeweils optimalen, geometrischen Relativposition annähert, bei welcher der Scanner die beiden Muster maximal zur Deckung bringen kann. Es ergibt sich daher ein allmählicher Anstieg der Identifikationsimpulsamplitude und ein allmählicher Abfall, wenn die Relativpositionen der Keilprismen zueinander aus dem Bereich herauswandern, bei welchem die kongruente Deckung oder Übereinstimmung der beiden Muster erzielbar ist Bei der erwähnten Umdrehungsgeschwindigkeit von 125 Umdrehungen pro Sekunde des zeitbestimmenden Keilprismas 16a ergibt sich ein zeitlicher Abstand der Identifikationsimpulse von 8 msec. Liegt der Bereich, in welchem eine Identifikation möglich ist, annähernd in der Mitte zwischen dem Spiralen-Außenbereich und dem zentralen Bereich, wie dies in den F i g. 5a, 5b gezeigt ist, dann rücken die beiden Identifikationsimpulsbereiche 105a'und 1056'näher zusammen, wobei die absolute Amplitude der Identifikationsimpulse selbst geringer werden kann, weil die Abtastgeschwindigkeit im

inneren Spiralbereich ebenfalls geringer wird; wie schon erwähnt, ist ja die Umdrehungsgeschwindigkeit der Keilprismen konstant und daher ist bei abnehmendem Radius die Absolutgeschwindigkeit des die Abtastebene kreisförmäg-spiralig überstreichenden Strahlenbündels geringer, dementsprechend verschleifen sich auch die Unterschiede zwischen dem Identifikationsimpuls und den begleitenden Grundschwingungs- und sonstigen Störsignalen.

Bei Abtastung im zentralen Bereich entsprechend den F i g. 6a und 6b fallen die beiden Identifikationsbereiche zu einem gemeinsamen Identifikationsbereich 105" zu-

j sammen, der sich dann in dem Gebiet von ± 20 Grad um den 180 Grad-Phasenverschiebungspunkt befindet

In den beiden in den F i g. 4a, 4b und 5a, 5b dargestellten Abtastzuständen können Identifikationen ohne weiteres vorgenommen werden, d. h. die Überprüfungen des Identifikationsimpulses entsprechend vorgegebenen Kriterien finden statt und es ergibt sich eine »GUT-Anzeige« insgesamt dann, wenn der Algorithmus der Identifikationskriterien einen vorgegeben Wert überschreitet Auf sich in diesem Zusammenhang zusätzlich ergebende Identifikationskriterien wird weiter unten noch eingegangen.

'..· Im zentralen Bereich entsprechend den Fig.6a und

6b findet grundsätzlich zunächst keine Identifizierung statt; es kann aber die Betätigung des vorgesehenen dritten Keilprisinas durch Solenoidwirkung erfolgen, um aus diesem zentralen Bereich herauszukommen. Das

■ c dritte Keilprisma wird dann bei Vorliegen bestimmter Bedingungen in den Strahlengang zur Ablenkung eingeschoben.

Die zusätzliche Rotations-Suchbewegung des Kartenhalters erfolgt, um auch bei einer Verdrehung der beiden miteinander zu vergleichenden Muster (als allgemeiner Ausdruck) optimale Amplituden des Identifikationsimpulses noch zu erhalten. Aus der Darstellung der Fig.4a und 5a läßt sich erkennen, daß Identifikationsimpulsbereiche 105a, 1056 jeweils zweimal während eines vollständigen Abtastzyklus von 0 Grad bis 360 Grad (OGrad) Phasenverschiebung auftreten, so daß nunmehr, da. die Adresse, also das Ausmaß der gegenseitigen Phasenverschiebung der Keilprismen bekannt ist, auch die Rotations-Suchbewegung des Kartenhalters auf den Scannerablauf synchronisiert werden kann, und zwar dahingehend, daß ein jeweils neuer Verschiebe-Suchschritt des Kartenhalters immer schon nach jeweils einem halben Abtastzyklus erfolgt, so daß sich der gesamte Identifikationsvorgang auf das Doppelte beschleunigen läßt
Die Verifizierung, daß der Identifikations-Algorithmus einwandfrei und wahr ist, läßt sich dann noch mindestens einem weiteren Prüfkriterium unterwerfen, und zwar abgestimmt auf die Häufigkeit des Nacheinanderauftretens der einzelnen Identifikationsimpulse bei gegebener Abtast-Drehgeschwindigkeit der Keilprismen des Scanners. Bei der erwähnten beispielhaften Umdrehungsgeschwindigkeit der Scanner-Keilprismen tritt jeder Identifikationsimpuls in einem Abstand von 8 msec, auf, und ein weiteres Identifikationskriterium besteht darin, daß als Minimum drei Identifikationsimpulse aufeinanderfolgend im 8 msec.-Zeitabstand im nichtzentralen Abtastbereich auftreten müssen, um eine GUT-Anzeige zuzulassen. Dieses Identifikations-Kriterium ist deshalb sinnvoll, weil die nicht völlig auszuschließende Möglichkeit besteht, daß durch eine auf eine gewollte Täuschung gerichteten schnellen Fingerbewegung im Bereich des Prismas 73 bestimmte Impulse erzeugt werden können, die die Auswerteelektronik gegebenenfalls als zutreffend, da die gewünschte Amplitude erreichend, erkennt Solche Impulse können aber keinesfalls im genauen Zeitabstand wie bei ordnungsgemäßer Abtastung erzeugt werden, so daß sich hier eine einwandfreie Möglichkeit bietet, Täuschungen auszuschließen.

Ein weiteres Identifikationskriterium besteht dann noch darin, daß man das allmähliche Ansteigen der Amplitude aufeinanderfolgender Identifikationsimpulse bei Annäherung an den Identifikationsbereich durch die spiralige Abtastung auswertet und nur dann eine GUT-Anzeige zuläßt, wenn jeder nachfolgender Identifikationsimpuls monoton zu- oder abnimmt, bezogen auf den vorhergehenden.

Schließlich ist eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Scanners möglich, die auch die Probleme beseitigt, die sich bei der Abtastung im zentralen Bereich ergeben. Bei dieser Ausgestaltung sind die beiden Scanner-Keilprismen nicht mit schneller, sich nur geringfügig unterscheidenden Drehgeschwindigkeit angetrieben, sondern eines der Keilprismen, in F i g. 7 das Keilprisma 16a'wird, bezogen auf den dynamischen Abtastvorgang, als praktisch quasistationär betrachtet Mit anderen Worten, das erste Keilprisma 16a' verdreht sich so langsam oder ist inkremental von einem Schrittmotor um jeweilige Winkelbeträge so angetrieben, daß das zweite Keilprisma 166' welches sich mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit, etwa angetrieben von einem Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ständig dreht, mindestens eine volle Dreh- und Ablenkbewegung in einem Abtastteilausschnitt durchgeführt hat, bevor eine merkliche Weiterführung dieses kreisförmigen Abtästbereichs durch das quasistationäre Keilprisma erfolgt Es ergibt sich dann bei der Abtastung der X-Y-Ebene (Abtastebene) die Wirkung, daß das erste Keilprisma 16a' den Mittelpunkt einer kreisförmigen Abtastbewegung jeweils um vorgegebene, quasistationär eingehaltene Orter verlagert, während das Keilprisma 16ft' um diese Orte eine schnelle kreisförmige Abtast-Suchbewegung, jetzt mit konstanter Geschwindigkeit, durchführt In Fig.7, bei welcher der Anschaulichkeit halber die

Abtastebene in Draufsicht dargestellt ist und die Keilprisme.n schematisch in einer Seitenansicht, ist die kreisförmige Bahn der einzelnen Orte A/l, Aß, Aß mit A/bezeichnet, während die Bahnen der schnellen Abtastbewegung, hervorgerufen durch das zweite Keilpnsma 166', mit Sl, S2... bezeichnet sind. Man erkennt, daß sich Geschwindigkeitsunterschiede während des dynamischen Abtastvorgangs im Verlauf eines vollen Abtastzyklus nicht mehr ergeben können, denn die Ortsverlagerung der Mittelpunkte A/l, Aß... für die kreisförmige Abtiast-Suchbewegung durch das erste Keilprisma 16a'erfolgt, gesehen von der schnellen Drehbewegung des zweiten Keilprismas 166 stationär, so daß die Ge-

schwindigkeiten sich nicht mehr überlagern. Die Geschwindigkeit der Strahlverschiebung durch das zweite Keilprisma 166' ist daher an allen Punkten der Bahnen Sl, 52.., auch beim Überstreichen des zentralen Bereicbs konstant Der Grund hierfür liegt darin, daß der Radius, um welchen die schnellen Such-Drehbewegungen durchgeführt sind, konstant ist und den Kreis M mit den örtern A/l, Aß... beschreibt

Durch diese Scanner-Ausbildung gelingt es, die Abtastprobleme für Fingerabdruck- und Meistersymbol-Vergleich im zentralen Bereich zu beseitigen, so daß sich gegebenenfalls auch einige der weiter vorn geschilderten Maßnahmen erübrigen können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Vergleichs von Fingerabdrucken mit einer auf einer Karte, einem Ausweis, einer Kreditkarte, einem schlüsselähnlichen Kartenteil, einem Identifikationsdokument od. dgL befindlichen Aufzeichnung desselben Fingerabdrucks, mit einer Beleuchtungseinrichtung, einem optischen System zum Vergleich des unmittelbar durch Auflage eines Fingers auf eine Unterlage entstehenden Fingerabdruck-Abbilds oder einer Aufzeichnung mit der Aufzeichnung des Fingerabdrucks, einem aus zwei hintereinander angeordneten, motorisch mit vorgegebener Differenzgeschwindigkeit angetriebenen Keilprismen bestehenden Bewegungssucher (Scanner), einem lichtelektrischen Empfänger (Detektor) sowie mit einer diesem nachgeschalteten, Prüfkriterien durchführende Schaltungen enthaltenden elektrischen Auswerteeinrichtung, zur Vergleichsprüfung des sich bei Identität zwischen Abbild und Aufzeichnung ergebenden Identifikationsimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (70) ergänzende Auswertemittel für einen in gleicher Weise durchzuführenden opto-elektrischen Vergleich eines zusätzlichen, auf der Karte befindlichen Meistersymbols vorgesehen sind, die mindestens Teile der optischen und/oder elektronischen Ausrüstung für den Fingerabdruck-Vergleich benutzen, und wobei im Gehäuse (70) auch die optische Darstellung des Meistersymbols gespeichert ist, die mit dem Karten-Meistersymbol durch optische Mittel zur Deckung gebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner (89) für die Identifizierung des Meistersymbols angetrieben ist von den motorischen Mitteln (80, 81), die auch den Scanner (79) für den Fingerabdruck-Vergleich antreiben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ablenkmittel vorgesehen sind, die das Strahlenbündel für den Meistersymbolvergleich durch einen lediglich einmal vorhandenen Scanner (79) leiten, der zeitlich versetzt auch dem Fingerabdruck-Vergleich dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer gemeinsamen Lampe (71) ausgehend ein separates Strahlenbündel abgespalten und durch das das Meistersymbol tragende Transparent (87) geleitet ist, daß diesem Transparent (87) ein Scanner (89) nachgeschaltet ist und daß Umlenkeinrichtungen (91, 92) vorgesehen sind, die den durch das Transparent (87) geführten Strahlengang durch einen das Meistersymbol tragenden Kartenbereich und auf ein separates Detektorsystem (93,94) für die Auswertung des Meistersymbols lenken.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung (Ul) vorgesehen ist, deren beide Eingänge mit dem Ausgang des für den Mustervergleich zuständigen Detektorsystem (85) sowie mit dem Detektorsystem (93) für den Meistersymbolvergleich verbunden ist und deren Ausgangssignale zeitlich versetzt einer gemeinsamen Auswertelogik zugeführt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, daß den Antriebsmitteln für die Keilprismen (16a, 160) des Scanners (89, 79) oder den Keilprismen Markierungen zugeordnet sind, daß die Markierungen abtastende optoelektrische Systeme (lichtemittierende Diode, Phototransistor 97, 98) vorgesehen sind zur Erzeugung von der. Drehbewegungen des jeweils zugeordneten Keilprismas entsprechenden Ausgangsimpulsfolgen und daß eine die Ausgangsimpulsfolgen empfangende

ίο Phasenvergleichseinrichtung (101) vorgesehen ist zur Erzeugung eines die Abtastung des zentralen Bereichs der Abtastebene angebenden Ausgangssignals.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleichseinrichtung

(101) nachgeschaltete Abblendmittel vorgesehen sind zur Verhinderung der Abtastung im zentralen Bereich der Abtastebene.

8. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Phasenvergleichseinrichtung (101) mit einer Solenoidsteuerung verbunden ist, die ein drittes Keilprimsa zur Vermeidung einer zentralen Abtastung in den Strahlengang einführt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen gebildet sind von synchron mit den Keilprismen (16a, i6b) umlaufenden, partiell transparenten und partiell opaken Scheiben (95,%).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine eines der Keilprismen mit konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit und das andere mit zu dieser geringfügig schnelleren Umdrehungsgeschwindigkeit ansteuernde Geschwindigkeitsregelungseinrichtung (104) vorgesehen ist zur Bildung eines weiteren, auf den zweimaligen Auftritt des Identifikationsbereich (105a, 105b; 105a' 105ZjO gerichteten Prüfkriteriums während eines vollständigen Abtastzyklus beim spiraligen Einlaufen des abtastenden Strahlenbündels in den Zentralbereich der Abtastebene.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß erste langsamwirkende Antriebsmittel für den quasistationären Antrieb eines ersten Keilprismas (16aO und zweite Antriebsmittel für die Erzeugung einer schnellen Drehbewegung des zweiten Keilprismas (16£?0 vorgesehen sind, derart, daß die Führung des abtastenden Strahlenbündels in der Abtastebene mit einer konstanten Geschwindigkeit kreisförmig erfolgt, überlagert von einer allmählich, stetigen oder durch eine inkremental Schrittbewegung bewirkten Verlagerung längs einer auf der Bewegung des ersten Keilprismas (lea*) beruhenden Kurve in der Abtastebene mit konstantem Radius.