DE68919394T2

DE68919394T2 - System zum Detektieren eines biologischen Gegenstandes und dieses System verwendendes Fingerabdruckvergleichssystem.

Info

Publication number: DE68919394T2
Application number: DE68919394T
Authority: DE
Inventors: Seigo Igaki; Hiroyuki Ikeda; Masayuki Kato; Takashi Shinzaki; Fumio Yamagishi Fumi Yamagishi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: EP0359554B1; KR930000692B1; KR900005166A; US5077803A; DE68919394D1; FI894345A0; CA1332977C; EP0359554A2; FI894345A7; EP0359554A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein biologisches Detektiersystem und ein Fingerabdruck-Kollationiersystem, bei dem dieses biologische Detektiersystem verwendet wird, sowie eine Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung
Die steigende Zunahme und Verwendung von Informationssystemen hat zu einem Problem geführt, wie die Sicherheit derartiger Systeme zu wahren ist. Derzeit wird als eines der Mittel zur Identifikation einer Person, die zur Verwendung des Informationssystems berechtigt ist, eine ID-Karte eingesetzt, die ID-Karte kann jedoch leicht verloren oder gestohlen werden. Unter Verwendung bekannter Informationen über den Kartenbesitzer ist es auch relativ einfach, eine Codenummer der ID-Karte zu erhalten. Demgemäß werden als Ersatz für die ID-Karte Fingerabdrücke eingesetzt, da diese bei jeder Person verschieden sind und sich im Laufe des Lebens der Person nicht ändern, und daher wurden verschiedene einfache Einzelkollationiervorrichtungen für Fingerabdrücke und Fingerabdruck-Kollationiersysteme entwickelt. In den Fingerabdruck-Kollationiersystemen wird ein Fingerabdruck als Bild behandelt, und daher muß in dieser Art System eine Eingabevorrichtung zum Umwandeln eines detektierten Bildes des Fingerabdrucks in Bilddaten vorgesehen sein.
Fig.32 ist eine schematische Ansicht einer typischen Anordnung einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung. Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird ein Finger 70 mit einem transParenten Teil 71 in Kontakt gebracht, und der Finger wird wie durch die Pfeile angegeben beleuchtet. Vom Licht, das von Hautleisten (erhabenen Teilen) eines Fingerabdrucks gestreut wird, werden Komponenten (durch strichlierte Linien angegeben) davon, die von Grenzflächen des transparenten Teils totalreflektiert werden, durch ein optisches System 72 gesammelt, um ein Bild abzubilden, und ein Lichtdetektor 73, wie eine ladungsgekoppelte Anordnung (CCD), wird verwendet, um ein Bild des Leistenmusters zu erhalten.
Dennoch kann eine Nachbildung, die das gleiche unregelmäßige Muster wie das Muster eines vorher registrierten Fingerabdrucks aufweist, erzeugt werden und für die Fingerabdruck-Kollation verwendet werden, und so ist die Systemsicherheit nicht absolut. Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Mechanismus, der beurteilen kann, ob das unregelmäßige Muster einer Probe in Kontakt mit der Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung von einem authentischen Finger (einem biologischen Objekt) oder von einer Nachbildung (einem nicht-biologischen Objekt) stammt, d.h. ein biologischer Detektiermechanismus ist erforderlich.
Ein Beispiel eines vorgeschlagenen biologischen Detektiersystems ist in Fig.33 gezeigt. Dieses erste vorgeschlagene Beispiel ist ein optisches System, bei dem ein Phänomen verwendet wird, daß eine Menge an durch einen menschlichen Körper gesendetem Licht durch den Pulsschlag des menschlichen Körpers geändert wird. Die Lichtdurchlässigkeit eines Fingers 80 unter Rotlicht von einer Lichtquelle 81 wird nämlich in dem gleichen Zyklus wie jenem des Pulsschlags des menschlichen Körpers geändert, und dieser Zyklus der Änderung der Durchlässigkeit wird von einem Lichtdetektor 82 detektiert, um zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Qbjekt ist oder nicht.
Ein anderes System (zweites vorgeschlagenes Beispiel) ist in Fig.34 gezeigt. Es ist ein elektrisches System, bei dem eine Differenz zwischen dem Widerstandswert eines Fingers und dem Widerstandswert einer Nachbildung verwendet wird. Auf einer Fläche (einem schraffierten Teil), mit welcher der Finger in Kontakt kommt, sind transparente Elektroden 91 und 92 zum Messen eines Widerstandswert des Fingers angeordnet, und der Meßwert wird mit einem voreingestellten Widerstandswert der Nachbildung verglichen, um zu bestimmen, ab der Finger ein biologisches Subjekt ist oder nicht. In diesem Fall empfängt eine Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung ein Bild des Fingerabdrucks, das zu vergleichen und zu beurteilen ist, zusammen mit Bildern der Elektrodenmuster.
Gemäß dem ersten vorgeschlagenen Beispiel ist eine Zeit von einigen Sekunden oder mehr notwendig, um den Pulsschlag zu detektieren, und daher muß zur Durchführung einer biologischen Detektion der Finger mit der Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung während der zum Detektieren des Pulsschlags erforderlichen Zeit in Kontakt gehalten werden. Dies ist insofern nachteilig, als es, wenn der Kontakt durch die Probe unterbrochen wird, bevor diese Zeit verstrichen ist, unmöglich ist zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Das zweite vorgeschlagene Beispiel erfordert nur kurze Zeit zur Durchführung der biologischen Detektion, die Elektrodenmuster können jedoch ein Bild des Fingerabdrucks stören. Obwohl die biologische Detektion ungehindert durchgeführt werden kann, kann es daher schwierig sein, die Fingerabdruck-Kollation auszuführen, nachdem die biologische Detektion bewirkt wurde. Außerdem kann der Widerstandswert eines menschlichen Fingers in Übereinstimmung mit einem aufgewendeten Druck und dem Vorliegen einer Hauttranspiration variieren. Zur Bewältigung dieses Problems muß der zulässige Widerstandswert sehr groß sein, wenn jedoch der zulässige Widerstandswert groß ist, wird die Differenz zwischen dem Widerstandswert und dem Widerstandswert der Nachbildung kleiner, und so wird es schwierig, den Vergleich und die Bestimmung bei der biologischen Detektion durchzuführen. Es wäre auch möglich, eine Nachbildung mit dem gleichen Widerstandswert wie jenem des menschlichen Fingers vorzusehen, und so könnte die Sicherheit des Systems beeinträchtigt werden.
Daher ist es angesichts der obigen Probleme wünschenswert, ein biologisches Detektiersystem vorzusehen, das nicht durch die Bedingungen einer Probe beeinflußt werden kann, und sofort bestimmen kann, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Es ist auch erwünscht, ein System zum Kollationieren eines Fingerabdrucks unter Verwendung eines derartigen biologischen Detektiersystems vorzusehen.
Die EP-A-0 194 783 der Anmelderin offenbart eine Datendetektionsvorrichtung für unebene Oberflächen, bei welcher zum Detektieren eines lebenden Körpers die Änderung des Reflexionsvermögens menschlicher Haut, wenn sie gegen eine Platte gedrückt wird, verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Phänomen, daß, wenn auf die Oberfläche einer Probe ein Lichtfleck eingestrahlt wird, der Zustand eines Lichtscheins auf der Oberfläche dieser Probe eigen ist. Wenn nämlich die Probe ein biologisches Objekt (ein Finger) ist, tritt ein Lichtschein nicht nur auf Grund von Reflexion am bestrahlten Teil des Fingers auf, sondern auch am Umfang des bestrahlten Teils, da sich das eingestrahlte Licht innerhalb des Fingers ausbreitet und darin diffundiert wird, und im Finger reflektiert und gestreut wird. Wenn die Probe kein biologisches Objekt ist (wenn die Probe beisPielsweise eine aus Kautschuk auf Silicon (Si)-Basis bestehende Nachbildung ist), tritt jedoch auf Grund der Reflexion und Streuung ein Lichtschein nur in einer Zone sehr nahe beim bestrahlten Teil auf.
Wenn ein bestrahlter Punkt einer Probe als Objektpunkt eines optischen Abbildungssystems festgelegt wird, variiert daher die Größe des Objektpunktes in Übereinstimmung damit, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht. Auch die Größe eines abzubildenden Bildes der Probe variiert in Übereinstimmung damit, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht. Daher ist es durch das Detektieren der Größe des Bildes und Vergleichen derselben mit einem Referenzwert möglich zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein biologisches Detektiersystem vorgesehen, mit:
einer Lichtquelle;
einem optischen Kondensiersystem zum Kondensieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe;
einem optischen Abbildungssystem zum Kondensieren von Licht, das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle;
einer Lichtdetektoreinrichtung, die an der genannten vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren des genannten Bildes; und
einer Einrichtung zum Detektieren der Größe des Bildes des Lichts, das vom bestrahlten Teil reflektiert und gestreut wird, und Ausgeben eines Detektionssignals, das die detektierte Größe anzeigt, so daß bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein biologisches Detektiersystem vorgesehen, mit:
einer Lichtquelle;
einem optischen Kondensiersystem zum Kondensieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe;
einem optischen Abbildungssystem zum Kondensieren von Licht, das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle;
einer Lichtdetektoreinrichtung, die an der vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren des genannten Bildes; und
einer Einrichtung zum Detektieren der Größe des Bildes des Lichts, das vom bestrahlten Teil reflektiert und gestreut wird, sowie Detektieren, ob das Zentrum einer Zone der Probe, wo der einstrahlende Lichtstrahl reflektiert und gestreut wird, von einem Zentrum des bestrahlten Teils verschoben ist, und Ausgeben eines Detektionssignals, das die Größe des Bildes und das Vorliegen oder Fehlen der Verschiebung anzeigt, so daß in Übereinstimmung mit dem Detektionssignalausgang bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.
Wenn das Streulicht in einer vorherbestimmten Richtung polarisiert wird, variiert die Lichtintensität einer Komponente in der Polarisationsrichtung in Übereinstimmung damit, ob die Probe ein biologisches Objekt (ein Finger) oder ein nicht-biologisches Objekt (eine Nachbildung) ist. Daher ist es durch das Vergleichen und Diskriminieren von Polarisationszuständen auf Basis der Lichtintensität von Komponenten in der Polarisationsrichtung möglich zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein biologisches Detektiersystem vorgesehen, mit:
einer Lichtquelle;
einem ersten optischen System zum linearen Polarisieren und Kondensieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle, um auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe einzustrahlen;
einem zweiten optischen System zum Kondensieren von Licht, das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert oder gestreut wird, und Polarisieren des kondensierten Lichts in zumindest einer vorherbestimmten Polarisationsrichtung;
einer Lichtdetektoreinrichtung zum Detektieren der Intensität des polarisierten Lichts vom genannten zweiten optischen System; und
einer Einrichtung zum Ausgeben eines Detektionssignals, das einen Polarisationszustand auf Basis der detektierten Lichtintensität des von der genannten Lichtdetektoreinrichtung detektierten, polarisierten Lichts anzeigt, so daß gemäß dem Detektionssignal bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Fingerabdruck- Kollationiersystem vor, welches ein biologisches Detektiersystem auf Basis eines des ersten bis dritten Aspekts umfaßt. Hier wandelt das Fingerabdruck-Kollationiersystem nur dann, wenn die Probe ein Finger ist, ein Muster des Fingers in Bilddaten um, und vergleicht die umgewandelten Bilddaten mit vorher registrierten Bilddaten eines Fingerabdrucks, um die Probe zu identifizieren.
Beim ersten und zweiten Aspekt, die oben erwähnt werden, wird ein Phänomen verwendet, wodurch, wenn auf die Oberfläche einer Probe ein Lichtfleck eingestrahlt wird, ein Lichtschein auf der Oberfläche dieser Probe eigen ist. Auf Basis dieses Konzepts wird die Größe eines Bildes der Probe detektiert, oder wird bestimmt, ob das Zentrum einer Zone der Probe, wo Reflexion und Streuung auftreten, vom Zentrum eines bestrahlten Teils der Probe verschoben ist, und so wird bestimmt, ob die Probe ein biologisches Objekt (ein authentischer Finger) oder ein nicht-biologisches Objekt (eine Nachbildung) ist. Beim dritten Aspekt wird ein Phänomen verwendet, wodurch, wenn auf die Oberfläche einer Probe linear polarisiertes Licht eingestrahlt wird, Polarisationscharakteristiken von Licht, das von der Oberfläche reflektiert und gestreut wird, im wesentlichen unterschiedlich sind, in Abhängigkeit davon, ob die Probe ein menschlicher Finger oder eine Nachbildung ist. Auf Basis der Lichtintensität der Polarisationsrichtungskomponenten werden nämlich Polarisationszustände mit einem Referenzwert verglichen, um zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Wie oben beschrieben, kann das biologische Detektionssystem der Erfindung sofort bestimmen, ob eine Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht, ohne durch Zustände der Probe (wie Transpiration, aufwendeten Druck und eine Zeit, während der sich die Probe mit dem Detektiersystem in Kontakt befindet) beeinf lußt zu werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung wie in Anspruch 12 definiert vorgesehen.
Anhand von Beispielen wird auf die beigeschlossenen Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
Fig.1 eine Ansicht ist, die das Prinzip eines biologischen Detektiersystems gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig.2 eine Ansicht ist, die das Prinzip eines biologischen Detektiersystems gemaß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig.3 eine Ansicht ist, die das Prinzip eines biologischen Detektiersystems gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig.4A bis 4C Ansichten sind, die eine Ausführungsform gemäß dem in Fig.1 dargestellten ersten Aspekt zeigen, wobei Fig.4A eine Draufsicht, Fig.4B eine Ansicht gemäß dem Pfeil B und Fig.4C eine Ansicht gemäß dem Pfeil C ist;
Fig.5 ein Schaltbild ist, das ein typisches Beispiel der Anordnung eines Lichtdetektors in Fig.4 zeigt;
Fig.6A bis 6F Ansichten sind, die das Prinzip des in der Ausführungsform in Fig.4 verwendeten biologischen Detektiersystems erläutern;
Fig.7 eine Ansicht ist, welche die Beziehung zwischen einem Ausgangspegel des Lichtdetektors in Fig.5 und den Bestimmungspegeln biologischer und nicht-biologischer Objekte zeigt;
Fig.8 ein Flußdiagramm ist, das den Prozeß der biologischen Detektier- und Fingerabdruck-Kollationieroperationen in einem Fingerabdruck-Kollationiersystem zeigt, bei dem die in Fig.4 dargestellte Ausführungsform verwendet wird;
Fig.9 eine Ansicht ist, die eine Ausführungsform gemäß dem in Fig.2 dargestellten zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig.10 ein Schaltbild ist, das ein typisches Beispiel der in Fig.9 dargestellten Lichtdetektoren und Komparatorschaltung zeigt;
Fig.11A bis 11D sind Ansichten, die das Prinzip der in der Ausführungsform in Fig.9 verwendeten, biologischen Detektion zeigen;
Fig.12 eine Ansicht ist, die eine Ausführungsform gemäß dem in Fig.3 dargestellten dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig.13 eine Ansicht ist, die das Prinzip der in der Ausführungsform in Fig.12 verwendeten, biologischen Detektion erläutert;
Fig.14 eine Ansicht ist, die eine Modifikation der Ausführungsform in Fig.12 zeigt;
Fig.15 eine Ansicht ist, die das Prinzip einer Fingerabdruck-Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
Fig.16 eine Ansicht ist, die eine konkretere Ausführungsform der Vorrichtung in Fig.15 zeigt;
Fig.17 bzw. 18 Ansichten sind, welche die beiden Wege der Verwendung einer Gitterlinse zeigen;
Fig.19 eine Ansicht ist, die eine Modifikation der Ausführungsform in Fig.16 zeigt;
Fig.20 eine Ansicht ist, die eine Modifikation der Ausführungsform in Fig.19 zeigt;
Fig.21 eine schematische Ansicht eines biologischen Diskriminiersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.22 eine graphische Darstellung ist, welche die Beziehung zwischen dem Durchmesser von Lichtflecken und Reflexionstendenzwerten zeigt;
Fig.23 eine schematische Ansicht eines biologischen Diskriminiersystems ist, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung dient;
Fig.24 eine Ansicht ist, welche die Beziehungen zwischen dem linearen Licht P und einem Finger zeigt;
Fig.25A und 25B Ansichten sind, die ein Prinzip einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig.26 ein Blockbild der in Fig.25A und 25B dargestellten Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung ist;
Fig.27 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig.26 ist;
Fig.28 eine erläuternde Ansicht eines Photodetektors (CCD) ist, der in der in Fig.26 gezeigten Vorrichtung verwendet wird;
Fig.29 eine schematische Ansicht von Formen von Videosignalausgängen der in Fig.28 gezeigten Linien A und B ist;
Fig.30 eine Ansicht ähnlich Fig.26 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.31 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig.30 ist;
Fig.32 eine schematische Seitenansicht der Anordnung einer typischen Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung ist;
Fig.33 eine Ansicht ist, die ein biologisches Detektiersystem gemäß einem früheren Vorschlag erläutert;
Fig.34 eine Ansicht ist, die ein biologisches Detektiersystem gemäß einem anderen früheren Vorschlag erläutert; und
Fig.35 eine Ansicht ist, die Probleme der früher vorgeschlagenen Systeme erläutert.
Fig.1 zeigt ein Prinzip eines biologischen Detektiersystems gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches eine Lichtquelle 1 und ein optisches Kondensiersystem 2 zum Kondensieren eines Lichtstrahls L&sub1; von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe 5 umfaßt. Das Detektiersystem umfaßt auch ein optisches Abbildungssystem 3 zum Kondensieren von Licht L&sub2;, das von einem bestrahlten Teil der Probe 5 reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle, und eine Lichtdetektoreinrichtung 4, die an der vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren der Größe des Bildes des bestrahlten Teils und Ausgeben eines Detektionssignals J&sub1;, das die detektierte Größe des Bildes anzeigt. Eine Bestimmung, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht, erfolgt in Übereinstimmung mit dem von der Lichtdetektoreinrichtung aus gegebenen Detektionssignal.
Wenn auf die Oberfläche einer Probe 5 ein Lichtfleck schräg eingestrahlt wird, und wenn die Probe 5 ein authentischer Finger ist, wird das eingestrahlte Licht innerhalb des Fingers diffundiert, so daß das Zentrum einer Zone des Fingers, von wo das eingestrahlte Licht reflektiert und gestreut wird, vom Zentrum eines bestrahlten Teils des Fingers verschoben wird. Im Gegensatz dazu, wenn die Probe eine Nachbildung ist, breitet sich das eingestrahlte Licht innerhalb der Nachbildung nicht aus und wird nicht diffundiert, und so tritt keine Verschiebung auf.
Daher kann durch das Detektieren der Größe eines Bildes der Probe sowie des Vorliegens oder Fehlens der Verschiebung bestimmt werden, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Demgemäß sieht der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Fig.2 gezeigt, ein biologisches Detektiersystem vor, mit: einer Lichtquelle 1, einem optischen Kondensiersystem 2 zum Kondensieren eines Lichtstrahls L&sub1; von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe 5, einem optischen Abbildungssystem 3 zum Kondensieren von Licht L&sub2;', das von einem bestrahlten Teil der Probe 5 reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle, und einer Lichtdetektoreinrichtung 4A, die an einer vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren der Größe des Bildes des bestrahlten Teils und zum Bestimmen, ob das Zentrum C&sub1; einer Zone R der Probe, wo der eingestrahlte Lichtstrahl reflektiert und gestreut wird, vom Zentrum C&sub2; des bestrahlten Teils verschoben ist, und Ausgeben eines Detektionssignals J&sub2;, das die Größe des Bildes und das Vorliegen oder Fehlen der Verschiebung anzeigt. Eine Bestimmung, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht, erfolgt in Übereinstimmung mit dem von der Lichtdetektoreinrichtung ausgegebenen Detektionssignal.
Wenn ein Lichtfleck linear polarisiert wird, um auf die Oberfläche einer Probe einzustrahlen, wird das eingestrahlte Licht außerdem von der Probe reflektiert, und, wenn die Probe ein Finger ist, wird das eingestrahlte Licht auch innerhalb des Fingers reflektiert und gestreut, um Streulicht mit Komponenten mit verschiedenen Polarisationsrichtungen vorzusehen.
Ein biologisches Detektiersystem gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Fig.3 gezeigt, umfaßt eine Lichtquelle 1; ein optisches Polarisier- und Kondensiersystem 2A zum linearen Polarisieren und Kondensieren eines Lichtstrahls L&sub1; von der Lichtquelle 1, um auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe 5 einzustrahlen; ein optisches Kondensier- und Polarisiersystem 3A zum Kondensieren von Licht L&sub2;', das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert und gestreut wird, und Polarisieren des kondensierten Lichts in einer vorherbestimmten Richtung; und eine Lichtdetektoreinrichtung 4B zum Detektieren der Intensität einer polarisierten Komponente des polarisierten Lichts L&sub3; und Ausgeben eines Detektionssignals J&sub3;, das einen Polarisationszustand auf Basis der detektierten Lichtintensität des polarisierten Lichts anzeigt. Eine Bestimmung, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht, erfolgt in Übereinstimmung mit dem von der Lichtdetektoreinrichtung aus gegebenen Detektionssignal.
Fig.4A und 4B zeigen eine Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt (Fig.1) der vorliegenden Erfindung, wobei Fig.4A eine Draufsicht ist, Fig.4B eine Ansicht gemäß dem Pfeil B in Fig.4A ist, um ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung des Bildes eines Fingerabdrucks zu zeigen, und Fig.4C eine Seitenansicht gemäß dem Pfeil C in Fig.4A ist, um ein optisches System zum Detektieren eines biologischen Objekts gemäß dieser Ausführungsform zu zeigen. Das in Fig.4A bis 4C dargestellte System bildet einen Teil einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung eines Fingerabdruck- Kollationier- (Prüf- oder Verifizier-) systems.
In Fig.4A bis 4C repräsentiert 10 einen Finger (einen authentischen Finger oder eine aus Kautschuk auf Silicon- Basis bestehende Nachbildung) als Probe; 11 eine lichtemittierende Diode (LED), die als auf den Finger einstrahlende Lichtquelle verwendet und zur Abbildung eines Bildes des Fingerabdrucks eingesetzt wird; 12 eine ladungsgekoppelte Anordnung (CCD), die als Fingerabdruck-Bilddetektierelement zum Erzeugen eines elektrischen Signals verwendet wird, welches das Bild eines Fingerabdrucks ansprechend auf Licht, das dem Bild des Fingerabdrucks entspricht, anzeigt; 13 einen Halbleiter-Laser (oder LED), der als Lichtquelle zum Detektieren eines biologischen Objekts eingesetzt wird; und 14 einen Lichtdetektor mit einem Lichtempfängerbereich, der in eine Vielzahl von Zonen geteilt ist. Ein Ausgang des Lichtdetektors 14 wird durch VL repräsentiert.
Ferner bezeichnet 20 eine transparente Lichtführungsplatte mit vier diagonal abgeschnittenen Flächen 21 bis 24, die diagonal in einer Querschnittsrichtung abgeschnitten sind. Eine Linse 21a ist haftend auf der diagonal abgeschnittenen Fläche 21 aufgebracht, um einen Lichtstrahl vom Halbleiter-Laser 13 zu fokussieren, und eine Linse 22a ist haftend auf der diagonal abgeschnittenen Fläche 22 aufgebracht, um einen Lichtstrahl zu fokussieren, der von der Lichtführungsplatte 20 auf eine Lichtempfängerfläche des Lichtdetektors 14 emittiert wird. Die diagonal abgeschnittenen Flächen 21 und 22 sind an gegenüberliegenden Seiten der Lichtführungsplatte 20 derart abgeschnitten, daß ein durch die Linse 21a fokussierter Lichtstrahl total und wiederholt in die Lichtführungsplatte 20 reflektiert wird, von einem Teil, an dem sich der Finger 10 mit der Lichtführungsplatte 20 in Kontakt befindet, reflektiert und gestreut wird, und durch die Linse 22a geführt wird, um schließlich die Lichtempfängerfläche des Lichtdetektors 14 zu erreichen. Die diagonal abgeschnittene Fläche 24 bildet eine Spiegelfläche, und ein sich öffnender Blendenteil 25 ist an einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte 20 der diagonal abgeschnittenen Fläche 24 zugewandt gebildet. Eine Linse 26 ist haftend auf dem sich öf fnenden Blendenteil 25 aufgebracht, um einen Lichtstrahl, der von der Lichtführungsplatte 20 auf eine Lichtempfängerfläche der CCD 12 emittiert wird, zu fokussieren, und in diesem Fall ist die diagonal abgeschnittene Fläche 24 derart geformt, daß ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle (LED) 11 emittiert wird, und vom Finger 10 reflektiert und gestreut wird, von der Unterseite der Lichtführungsplatte 20 totalreflektiert wird, und von der Spiegelfläche 24 reflektiert wird, um zum Einfallen auf die Lichtempfängerfläche der CCD 12 durch die Öffnung des sich öffnenden Blendenteils 25 und die Linse 26 gebracht zu werden.
Fig.5 zeigt ein Beispiel des in Fig.4 dargestellten Lichtdetektors.
Der Lichtdetektor 14 umfaßt ein Lichtempfängerelement mit einer Lichtempfängerfläche 14a, die in drei Lichtempfängerzonen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; geteilt ist; einen Operationsverstärker 15 mit einer Verstärkung k (konstant) zum Betreiben (Verstärken) einer Summe optischer Ausgänge S&sub1; und S&sub3;, die von den seitlichen Lichtempfängerzonen P&sub1; und P&sub3; empfangenen Lichtmengen entsprechen; und einen Operationsverstärker 16 zum Betreiben (Ausgeben) einer Differenz zwischen einem Ausgang des Operationsverstärkers 15 und einem optischen Ausgang S&sub2;, der einer von der zentralen Lichtempfängerzone P&sub2; empfangenen Lichtmenge entspricht. Die Konstante k ist ein Koeffizient zum Korrigieren einer Differenz zwischen (S&sub1; + S&sub3;) und S&sub2; Daher wird ein Ausgang VL des Lichtdetektors 14 ausgedrückt als k (S&sub1; + S&sub3;).
In der Figur zeigt der schraffierte Bereich 17 ein Bild des Fingers 10 an, welches Bild durch einen vom Halbleiter- Laser 13 emittierten Lichtstrahl erhalten wird. Der Lichtstrahl wird auf den Finger 10 eingestrahlt und wird vom Finger 10 reflektiert und gestreut, um das Bild auf der Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors abzubilden.
Die Operation (biologische Detektion) der Ausführungsform in Fig.4 wird mit Bezugnahme auf Fig.6 erläutert.
Fig.6A zeigt einen typischen Fingerabdruck eines authentischen Fingers, Fig.6B zeigt einen typischen Fingerabdruck einer Nachbildung, Fig.6C ist eine Darstellung einer Lichtintensitätsverteilung gemäß der Linie A-A' eines bestrahlten Teils in Fig.6A, Fig.6D ist eine Darstellung einer Lichtintensitätsverteilung gemäß der Linie B-B' eines bestrahlten Teils in Fig.6B, Fig.6E zeigt ein typisches Bild, das auf der Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors in Fig.6A erscheint, und Fig.6F zeigt ein typisches Bild, das auf der Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors in Fig.6B erscheint.
Wenn es sich um einen authentischen Finger 10 handelt, tritt auf Grund der Reflexion ein Lichtschein nicht nur am bestrahlten Teil des Fingers auf, sondern auch am Umfang des bestrahlten Teils, da sich das eingestrahlte Licht innerhalb des Fingers ausbreitet und diffundiert wird, und im Finger reflektiert und gestreut wird, wie vorstehend beschrieben. Wie durch strichlierte Linien F in Fig.6C angegeben, tritt nämlich vagabundierendes Licht auf, und folglich kommt es zu einer Zunahme der Teile des auf der Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors erscheinenden Bildes, die über die seitlichen Lichtempfängerzonen P&sub1; und P&sub3; verlaufen, wie durch eine schraffierte Fläche in Fig.6E angegeben, und demgemäß liefert der Lichtdetektor 14 einen Ausgang VL, der zu einer positiven (+) Seite verläuft (Fig.5).
Wenn der Finger 10 eine Nachbildung ist, tritt auf Grund der Reflexion und Streuung der Lichtschein hingegen nur an einem Abschnitt daran ziemlich nahe beim bestrahlten Teil auf, d.h. es tritt kein vagabundierendes Licht auf, und folglich erhöht sich ein Einfallsverhältnis an der Lichtempfängerzone P&sub2; eines auf der Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors erscheinenden Bildes, wie in Fig.6F gezeigt, und daher wird ein Ausgang VL des Lichtdetektors 14 reduziert und zu einer negativen (-) Seite bewegt.
In dieser Ausführungsform werden ein Spalt zwischen dem Lichtdetektor 14 und der Lichtführungsplatte 20, die Positionsbeziehungen der entsprechenden Komponenten, und die Größen der entsprechenden Lichtempfängerzonen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; des Lichtdetektors 14 derart eingestellt, daß der Ausgang VL des Lichtdetektors 14 positiv ist, wenn die Probe ein authentischer Finger ist, jedoch negativ ist, wenn die Probe eine Nachbildung ist (Fig.7).
Wie oben beschrieben, kann die Ausführungsform in Fig.4 auf Basis des positiven oder negativen Zustands des vom Lichtdetektor 14 ausgegebenen Signals VL sofort bestimmen, ob der Finger 10 ein authentischer Finger (ein biologisches Objekt) oder eine Nachbildung (ein nicht-biologisches Objekt) ist.
Gemäß der Ausführungsform in Fig.4 wird Licht schräg auf eine Kontaktfläche des Fingers eingestrahlt, und schräg vom Finger reflektiertes Licht wird detektiert, es kann jedoch beispielsweise stattdessen ein Halbspiegel verwendet werden, um Licht von gerade unter der Kontaktfläche des Fingers zum Einfallen zu bringen, und vom Finger gerade bis unter den Finger reflektiertes Licht zu detektieren.
Das oben erläuterte biologische Detektiersystem kann in einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung eines Fingerabdruck-Kollationiersystems montiert werden. Die Operationsprozesse der biologischen Detektion und Fingerabdruck-Kollation in einem Fingerabdruck-Kollationiersystem, bei dem die in Fig.4 gezeigte Ausführungsform verwendet wird, wird mit Bezugnahme auf Fig.8 erläutert.
Zuerst, in Schritt 31, wird eine Ausgangeinstellung vorgenommen, d.h. der Halbleiter-Laser (LD) 13 zum Detektieren eines biologischen Objekts wird EIN geschaltet. Dann emittiert der Halbleiter-Laser 13 einen Lichtstrahl, der durch die Linse 21a geführt und zum Einfallen auf die Lichtführungsplatte 20 gebracht wird. Dieser Lichtstrahl wird total und wiederholt reflektiert, durch die Linse 22a geführt, und auf die Lichtempfängerfläche 14a des Lichtdetektors 14 fokussiert. Ein in Fig.4A gezeigter Lichtweg, der vom Halbleiter-Laser 13 zum Lichtdetektor 14 verläuft, ist nur ein Beispiel, und für Fachleute ist klar, daß viele andere Lichtwege als der oben erwähnte Lichtweg verwendet werden können.
In Schritt 32 wird die Probe, d.h. der Finger 10, an einem vorherbestimmten Punkt auf der Lichtführungsplatte 20 positioniert, und in Schritt 33 wird von einer Fingerabdruck-Kollationiervorrichtung (nicht dargestellt), die den Ausgangspegel VL des Lichtdetektors 14 bestimmt, festgestellt, ob der Ausgangspegel VL des Lichtdetektors positiv oder negativ ist. Wenn der Ausgangspegel VL des Lichtdetektors negativ ist, wird in Schritt 34 bestimmt, daß die Probe ein nicht-biologisches Objekt (eine Nachbildung) ist, und die folgenden Fingerabdruck-Kollationierprozesse werden nicht ausgeführt. Der Prozeßfluß wird nämlich beendet (ENDE).
Wenn der Ausgangspegel VL des Lichtdetektors positiv ist, bestimmt das Fingerabdruck-Kollationiersystem in Schritt 35, daß die Probe ein biologisches Objekt (ein authentischer Finger) ist, und gibt ein Steuersignal aus, das diese Bestimmung einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung (der biologischen Detektiervorrichtung) anzeigt. Die biologische Detektiervorrichtung empfängt das Steuersignal und schaltet in Schritt 36 die Fingerabdruck-Kollationier- LED 11 EIN, und das von der LED 11 emittierte Licht wird durch die orthogonal abgeschnittene Fläche 23 geführt und zum Einfallen auf die Lichtführungsplatte 20 gebracht. Dieses Licht wird von der Kontaktfläche des Fingers reflektiert, und von der Unterseite der Lichtführungsplatte 20 totalreflektiert, wie durch die strichlierte Linie in Fig.4B angegeben, und dann wird das Licht von der Spiegelfläche 24 reflektiert und breitet sich in der Lichtführungsplatte 20 aus. Anschließend wird das Licht durch die Öffnung des sich öffnenden Blendenteils 25 und die Linse 26 geführt sowie auf die Lichtempfängerfläche der CCD 12 fokussiert. In Fig.4A ist ein Lichtweg von der LED 11 zur CCD 12 nur ein Beispiel, und andere Lichtwege als dieser Lichtweg können verwendet werden.
In Schritt 37 nimmt die Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung ein auf der CCD 12 abgebildetes Fingerabdruckbild ab und wandelt dieses Fingerabdruckbild in Bilddaten um, und in Schritt 38 vergleicht die Fingerabdruck-Kollationiervorrichtung die Bilddaten mit vorher registrierten Bilddaten eines Fingerabdrucks, um den Fingerabdruck zu identifizieren. Dann wird im abschließenden Schritt 39 das System gemäß einem Ergebnis der Fingerabdruck-Kollation gesteuert. In einem System zum Steuern des Eintritts von Personal in einem Computerraum verweigert beispielsweise das System einer Person den Eintritt in den Computerraum, wenn gefunden wird, daß der Fingerabdruck dieser Person nicht authentisch ist.
Wenn die Fingerabdruck-Kollationier-LED 11 in Schritt 36 EIN geschaltet wird, kann dies ein Rauschen verursachen, welches das biologische Detektiersystem beeinflußt. Daher werden die Lichtemission für die biologische Detektion und die Lichtemission für die Fingerabdruck-Kollation vorzugsweise in einer Zeitserie durchgeführt, die biologische Detektion (Schritte 31 bis 33 und 35), Fingerabdruck-Beleuchtung (Schritt 36) und Fingerabdruck-Abnahme (Schritt 37) müssen jedoch innerhalb einer kurzen Zeit von beispielsweise einigen 10 ms durchgeführt werden. Dies verhindert eine illegale Handlung, wie das Ersetzen eines Fingers durch eine Nachbildung nach der Beendigung der biologischen Detektion.
Fig.9 zeigt eine Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt (Fig.2) der vorliegenden Erfindung.
In Fig.9 bezeichnet 40 einen Finger (einen authentischen Finger oder eine Nachbildung) als Probe; 41 einen Halbleiter-Laser (oder eine LED) als Lichtquelle zum Detektieren eines biologischen Objekts; 42 ein optisches Kondensiersystem (eine Linse) zum Kondensieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle 41 und Einstrahlen eines Lichtflecks auf die Oberfläche des Fingers 40; 44 ein optisches Abbildungssystem (eine Linse) zum Kondensieren von Licht, das von der Oberfläche des Fingers reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes eines bestrahlten Teils des Fingers an einer vorherbestimmten Stelle; bezeichnen 45a und 45b Lichtdetektoren, die an vorherbestimmten Stellen angeordnet sind; und bezeichnet 46 eine Komparatorschaltung. Die Komparatorschaltung 46 spricht auf optischen Ausgänge Sa und Sb an, die zum Einfallen auf die jeweilige Lichtempfängerfläche Pa und Pb (Fig.10) der Lichtdetektoren 45a und 45b gebrachten Lichtmengen entsprechen, vergleicht die optischen Ausgänge mit einem Referenzwert für eine Kollation davon und gibt ein Detektionssignal VL1 aus, das anzeigt, ob der Finger 40 ein authentischer Finger oder eine Nachbildung ist.
In Fig.9 ist unter Lichtwegen, die von einem Kontaktteil des Fingers zu den entsprechenden Lichtempfängerflächen der Lichtdetektoren 45a und 45b reflektiert werden, ein Lichtweg, der mit einer durchgehenden Linie angegeben ist, jener, der gebildet wird, wenn der Finger 40 ein nichtbiologisches Objekt (eine Nachbildung) ist. Ferner ist eine Zone R des Fingers 40, die durch eine strichlierte Linie angegeben ist, eine Zone, an der das eingestrahlte Licht auf Grund der Ausbreitung und Diffusion des eingestrahlten Lichts im Finger reflektiert und gestreut wird, und diese Zone tritt nur dann auf, wenn der Finger 40 ein biologisches Objekt (ein authentischer Finger) ist. Daher wird in einem derartigen Fall das Zentrum der Zone R vom Zentrum eines ursprünglichen bestrahlten Teils verschoben, und demgemäß verbreitern sich Wege von Licht, das vom Fingerkontaktteil zu den Lichtempfängerflächen der entsprechenden Lichtdetektoren 45a und 45b reflektiert wird, relativ in der Querschnittsrichtung, wie durch strichlierte Linien angegeben.
Fig.10 zeigt typische Beispiele der in Fig.9 gezeigten Lichtdetektoren und Komparatorschaltung.
In Fig.10 gibt der Lichtdetektor 45a einen optischen Ausgang Sa aus, der einer zum Einfallen auf die Lichtempfängerfläche Pa gebrachten Lichtmenge entspricht, und dieser Ausgang Sa wird in einen Komparator 46a eingegeben. Der Komparator 46a vergleicht einen Pegel des Eingangssignals Sa mit einem vorherbestimmten Pegel Vth&sub1; und gibt ein Signal "1" aus, wenn Sa> Vth&sub1; erfüllt ist, oder gibt ein Signal "0" aus, wenn Sa≤Vth&sub1; erfüllt ist. Ähnlich vergleicht ein Komparator 46b den Pegel eines optischen Ausgangs Sb, der einer zum Einfallen auf die Lichtempfängerfläche Pb des Lichtdetektors 45b gebrachten Lichtmenge entspricht, mit dem vorherbestimmten Pegel Vth&sub2; und gibt ein Signal "1" aus, wenn Sb> Vth&sub2; erfüllt ist, oder gibt ein Signal "0" aus, wenn Sa≤Vth&sub2; erfüllt ist. Die Ausgänge der entsprechenden Komparatoren werden in ein UND-Gatter 47 eingegeben.
Nur dann, wenn die von den Lichtdetektoren 45a und 45b detektierten Lichtmengen den vorherbestimmten Pegel (Vth&sub1;, Vth&sub2;) überschreiten, gibt das UND-Gatter 47 das Detektionssignal VL1 als "1" aus; in allen anderen Fällen wird das Detektionssignal VLI als "0" ausgegeben.
Ein schraffierter Bereich 48 in der Figur zeigt ein typisches Bild, das auf den Lichtempfängerflächen Pa und Pb der entsprechenden Lichtdetektoren durch das vom Finger 40 reflektierte und gestreute, eingestrahlte Licht abgebildet wird.
Die Operation (biologische Detektion) der in Fig.9 gezeigten Ausführungsform wird mit Bezugnahme auf Fig.11 erläutert.
Fig.11A zeigt die Positionsbeziehungen des Bildes eines authentischen Fingers und der Lichtempfängerflächen, Fig.11B zeigt die Positionsbeziehungen des Bildes einer Nachbildung und der Lichtempfängerflächen, Fig.11C zeigt die Beziehung zwischen den Ausgangspegeln Sa und Sb der entsprechenden Lichtdetektoren in Fig.11A und den Schwellenpegeln Vth&sub1;, Vth&sub2;, und Fig.11D zeigt die Beziehung zwischen den Ausgangspegeln Sa und Sb der entsprechenden Lichtdetektoren in Fig.11B und den Schwellenpegeln Vth&sub1;, Vth&sub2;. Die Zeit t&sub0; in Fig.11C oder 11D ist die Zeit, zu welcher der Finger 40 eine vorherbestimmte Position auf der Lichtführungsplatte 44 berührt.
Wenn der Finger 40 ein authentischer Finger ist, tritt die Zone R im Finger 40 auf, wie oben beschrieben, und daher verbreitert sich eine Zone, an der Licht von der Oberfläche des Fingers reflektiert und gestreut wird, relativ, wie durch die strichlierte Linie in Fig.9 angegeben. Demgemäß verläuft das in Fig.11A gezeigte Bild über die Lichtempfängerflächen Pa und Pb der entsprechenden Lichtdetektoren, und daher geben die Lichtdetektoren 45a und 45b die optischen Ausgänge Sa und Sb aus, die jeweils einen bestimmten Pegel aufweisen. Wenn die Pegel der optischen Ausgänge Sa und Sb höher sind als die vorherbestimmten Pegel Vth&sub1;, Vth&sub2;, sind in diesem Fall die Ausgänge der Komparatoren 46a und 46b in Fig.10 "1", und so gibt das UND-Gatter 47 ein Detektionssignal VL1 als "1" aus, um die Detektion eines biologischen Objekts anzuzeigen.
Wenn der Finger 40 eine Nachbildung ist, wird die Zone, an der Licht von der Oberfläche des Fingers reflektiert und gestreut wird, relativ fokussiert, wie mit der in Fig.9 gezeigten durchgehenden Linie angegeben, und daher wird das Bild 48 auf der Lichtempfängerfläche Pb eines der Lichtdetektoren abgebildet, wie in Fig.11B dargestellt. Die Lichtempfängerfläche des anderen Lichtdetektors empfängt nur wenig Licht, d.h. vagabundierendes Licht des Lichts, das auf die Lichtempfängerfläche Pb fokussiert wird, und daher gibt der Lichtdetektor 45b einen optischen Ausgang Sb mit einem bestimmten Pegel aus, und der Lichtdetektor 45a gibt einen optischen Ausgang Sa mit sehr niederem Pegel aus. Wenn die vorherbestimmten Pegel Vth&sub1;, Vth&sub2; derart eingestellt werden, daß der Pegel Vth&sub2; niedriger ist als der Pegel des optischen Ausgangs Sb, und der Pegel Vth&sub1; höher ist als der Pegel des optischen Ausgangs Sa, ist in diesem Fall das vom UND-Gatter in Fig.10 ausgegebene Detektionssignal VL1 "0", und demgemäß wird bestimmt, daß der Finger 40 eine Nachbildung ist.
In der Ausführungsform in Fig.9 wird das Bild 48 derart abgebildet, daß es über beide Lichtempfängerflächen der entsprechenden Lichtdetektoren verläuft, wenn die Probe ein authentischer Finger ist, und nur über eine der Lichtempfängerflächen verläuft, wenn die Probe eine Nachbildung ist. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform bestimmt der Lichtdetektor 45b, daß sich der Finger 40 (ein authentischer Finger oder eine Nachbildung) mit der Lichtführungsplatte 43 in Kontakt befindet, und der Lichtdetektor 45a bestimmt, ob es ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Wie oben beschrieben, ermöglicht gemäß der Ausführungsform in Fig.9 das Ergebnis, ob das von der Komparatorschaltung 46 ausgegebene Signal VL1 1 oder 0 ist, eine sofortige Bestimmung, ob der Finger 40 ein authentischer Finger (ein biologisches Objekt) oder eine Nachbildung (ein nicht-biologisches Objekt) ist. Ähnlich dem System in Fig.4 kann das System in Fig.9 in einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung eines Fingerabdruck-Kollationiersystems montiert werden.
Bei der Ausführungsform in Fig.9 werden zwei Lichtdetektoren 45a und 45b verwendet, die einander benachbart angeordnet sind, es kann jedoch stattdessen ein Lichtdetektor vom festen Typ mit einer Lichtempfängerfläche eingesetzt werden, die in zwei Zonen geteilt ist, die jeweils getrennt einen optischen Ausgang entsprechend einer von der jeweiligen Zone empfangenen Lichtmenge vorsehen.
Fig.12 zeigt eine Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt (Flg.3) der vorliegenden Erfindung.
In Fig.12 bezeichnet 50 einen Finger (einen authentischen Finger oder eine Nachbildung) als Probe; 51 eine Lichtquelle für eine biologische Detektion, wie einen Halbleiter-Laser und eine LED; 52 eine Polarisierungsplatte (die weggelassen werden kann, wenn die Lichtquelle 51 ein Halbleiter-Laser ist) zum linearen Polarisieren (in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Papiers gemäß der gezeigten Ausführungsform) eines Lichtstrahls von der Lichtquelle 51; 53 ein optisches Kondensiersystem (eine Linse) zum Kondensieren des Lichtstrahls von der Lichtquelle 51 und Einstrahlen eines Lichtflecks auf die Oberfläche des Fingers 50; 54 eine transparente Lichtführungsplatte; und 55 ein optisches System (eine Linse) zum Kondensieren von Licht, das von der mit dem Lichtstrahl bestrahlten Oberfläche des Fingers reflektiert und gestreut wird.
Ferner bezeichnet 56a einen Strahlteiler zum Teilen von Streulicht, das zum Einfallen auf die Linse 55 gebracht wird, in zwei Lichtstrahlen, wobei die Polarisationsrichtung des Streulichts wie sie ist aufrechterhalten wird; 56b einen Spiegel zum Reflektieren des Lichtstrahls, der vom Strahlteiler 56a in einer Richtung orthogonal zur Einfallsrichtung davon reflektiert wird; 57a eine Polarisierungsplatte zum Polarisieren des Streulichts, das durch den Strahiteiler 56a in einer vorherbestimmten Richtung (vertikal zum Papier gemäß der gezeigten Ausführungsform) geführt wird; 57b eine Polarisierungsplatte zum Polarisieren des Streulichts, das vom Spiegel 56b in einer Richtung vertikal zur Polarisationsrichtung der Polarisierungsplatte 57a (einer Richtung parallel zur Papieroberfläche gemäß der gezeigten Ausführungsform, d.h. der gleichen Richtung wie der Polarisationsrichtung des zum Einfallen auf die Linse 55 gebrachten Streulichts) reflektiert wird; 58a einen Lichtdetektor zum Detektieren der Lichtintensität des durch die Polarisierungsplatte 57a polarisierten Lichts und Ausgeben eines optischen Ausgangs Sa' entsprechend der Lichtintensität; 58b einen Lichtdetektor zum Detektieren der Lichtintensität des durch die Polarisierungsplatte 57b polarisierten Lichts und Ausgeben eines optischen Ausgangs Sb' entsprechend der Lichtintensität; und 59 eine Komparatorschaltung. Die Komparatorschaltung 59 berechnet ein Verhältnis der optischen Ausgänge Sa' und Sb', die von den Lichtdetektoren 58a und 58b ausgegeben werden, vergleicht das Verhältnis (Sa'/Sb') mit einem vorherbestimmten Wert X&sub0;, und gibt ein Detektions-Signal VL&sub2; aus, das anzeigt, ob der Finger 50 ein authentischer Finger oder eine Nachbildung ist.
Die Operation (biologische Detektion) der Ausführungsform in Fig.12 wird mit Bezugnahme auf Fig.13 erläutert.
Fig.13 zeigt einen Vergleich der Kennlinien von polarisiertem Licht, das von einem authentischen Finger und von einer Nachbildung reflektiert wird. Die Abszisse der Figur repräsentiert einen Winkel zwischen der linearen Polarisationsrichtung des eingestrahlten Lichts und der Polarisationsrichtung der Polarisierungsplatte, und die Ordinate der Figür repräsentiert einen Wert, der durch die Normierung von Ausgängen der Lichtdetektoren mit maximalen Ausgängen erhalten wird. Fig.13 zeigt, daß das vom authentischen Finger gestreute Licht eine bessere Einhaltung der Polarisationsrichtung des eingestrahlten Lichts als das von der Nachbildung gestreute Licht vorsieht. Wie durch das Beispiel gezeigt, hält nämlich der authentische Finger 40 % bis 50 % der Polarisationsrichtung von Licht von einer Lichtquelle ein, die Nachbildung hält hingegen nur bis zu 20 % derselben ein. Nachdem die Komparatorschaltung 59 ein Verhältnis der optischen Ausgänge Sa' und Sb' von den Lichtdetektoren 58a und 58b vorsieht, wird daher eine Differenz zwischen den Polarisationsstörcharakteristiken des authentischen Fingers und der Nachbildung festgestellt.
Wie in Fig.13 gezeigt, ist, wenn der Drehungswinkel der Polarisierungsplatte 90 beträgt, eine Differenz zwischen normierten Ausgängen der Lichtdetektoren für die Nachbildung (mit einer durchgehenden Linie angegeben) und für den authentischen Finger (durch eine strichlierte Linie angegeben) ein Maximalwert, und, wenn der vorherbestimmte Wert X&sub0; innerhalb eines Bereichs dieser Differenz eingestellt wird, kann bestimmt werden, ob der Finger 50 authentisch ist oder nicht, indem das von der Komparatorschaltung 59 berechnete Verhältnis (Sa'/Sb') mit dem vorherbestimmten Wert X&sub0; verglichen wird, und unter Verwendung der Polarisationsstörcharakteristiken, d.h. Berücksichtigung der Polarisationscharakteristiken, stellt die Ausführungsform eine Differenz zwischen Polarisationsrichtungen der Polarisierungsplatten 57a und 57b bei 90ºC ein. Ähnlich den in Fig.4 und 9 gezeigten Systemen kann das in Fig.12 dargestellte System in einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung eines Fingerabdruck-Kollationssystems montiert werden.
Fig.14 zeigt eine Anordnung einer Modifikation der Ausführungsform in Fig.12.
Anstelle des Strahlteilers 56a, des Spiegels 56b und der Polarisierungsplatten 57a und 57b, wie in Fig.12 gezeigt, wird bei dieser Modifikation ein Wollaston-Prisma 60 verwendet, um ein optisches Polarisierungssystem zu bilden, bei welchem die Anzahl optischer Teile, und so die Größe des Systems, reduziert ist. Die anderen Anordnungen und der Betrieb sind gleich wie in der in Fig.12 dargestellten Ausführungsform, und so wird eine Erläuterung davon weggelassen.
Obwohl die entsprechenden Aus führungs formen als Fingerabdruck-Bildeingabesysteme (biologische Detektiersysteme) vom Kontakt-Typ unter Verwendung von Lichtführungsplatten beschrieben sind, kann die Erfindung auch bei Systemen vom Nicht-Kontakt-Typ eingesetzt werden, bei denen keine Lichtführungsplatten verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche einer Probe ein Lichtfleck oder linear polarisiertes Licht eingestrahlt, und der auf der Oberfläche auftretende Lichtschein oder die Polarisationscharakteristiken des von einem bestrahlten Teil der Probe gestreuten Lichts sehen Phänomene vor, die der Probe eigen sind. Bei der Erfindung werden diese Phänomene oder dem eingesetzten Material eigene Charakteristiken verwendet, um sofort zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht, ohne durch die Zustände der Probe beeinflußt zu werden; da bei dieser Erfindung bestimmten Materialien eigene Charakteristiken verwendet werden, kann nämlich die Erfindung die Sicherheit von Systemen gegen gefälschte Fingerabdrücke verbessern.
Ferner kann die vorliegende Erfindung ein biologisches Objekt innerhalb kurzer Zeit detektieren, und so kann die Zeit, die von einer Identifikationsvorrichtung zur Durchführung der Fingerabdruck-Kollation benötigt wird, verkürzt werden.
Ferner kann die Erfindung sowohl in Fingerabdruck- Kollationssystemen vom Kontakt-Typ als auch vom Nicht-Kontakt-Typ montiert werden.
Fig.15 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine gemeinsame Lichtquelle als Lichtquelle für das Fingerabdruck-Bildeingabesystem und als Lichtquelle eines Strahlflecks für das biologische Detektiersystem verwendet wird, wodurch die Fingerabdruck-Eingabevorrichtung vereinfacht und ihr Gewicht reduziert wird.
Gemäß dieser Ausführungsform erzeugt eine einzelne Beleuchtungseinrichtung divergierende Wellen, die einen Finger vollständig beleuchten, zusätzlich zu konvergierenden Wellen, die den Finger teilweise mit einem Lichtfleck beleuchten, und eine in Fig.15 gezeigte Gitterlinse 80 wird für diesen Zweck verwendet. Die Gitterlinse 80 kann divergierende Wellen, die von einer Lichtquelle (beispielsweise einer Laserdiode LD) 41 zugeführt werden, mit hoher Effizienz fokussieren. Vom divergierenden Licht Li, das auf die Gitterlinse 80 einfällt, erhält übertragenes Licht L&sub0; nuliter Ordnung einen Zustand der divergierenden Wellen, um den gesamten Finger 10 weit zu beleuchten, und ein gebeugtes Licht L&sub1; erster Ordnung wird zu fokussierten Wellen, um den Finger mit einem Lichtfleck teilweise zu beleuchten. Mit dieser Anordnung kann die einzelne Lichtquelle 41 zwei Arten Licht vorsehen.
Fig.16 zeigt eine konkretere Ausführungsform von Fig.15. Die Lichtquelle 41 ist eine Laserdiode, und eine transparente Lichtführungsplatte (ein transparenter Körper) 63 hat einen diagonal abgeschnittenen Teil 63a, auf dem eine Gitterlinse 80 gebildet ist, und die Gitterlinse 80 fokussiert ein Laserlicht Li, um einen fokussierten Strahl L&sub1; vorzusehen, und sieht ein übertragenes Licht L&sub0; zum vollständigen Beleuchten eines Fingers vor. Von durch einen Fingerabdruck-Kontaktteil gestreutem Licht werden Komponenten, die sich innerhalb der Lichtführungsplatte 63 auf Grund einer Totalreflexion davon ausbreiten, von einer diagonal abgeschnittenen Fläche 63b aufgenommen und zu einem Abbildungssystem (einer Linse) 62 geführt, um ein Bild des Fingers auf einer CCD 64 abzubilden.
Das Prinzip der biologischen Detektion wird erneut beschrieben. Wenn auf eine Nachbildung, die aus Siliconkautschuk, etc., besteht, ein Lichtfleck eingestrahlt wird, wird Licht nur in engster Nähe bei einem bestrahlten Teil der Nachbildung gestreut, und die Größe eines Bildes des bestrahlten Teils wird durch die Größe des eingestrahlten Lichtflecks und die Vergrößerung eines Abbildungssystems bestimmt. Das Fleckbild wird durch ein Sammellinsensystem 69 auf einem Lichtdetektor 67 abgebildet. Wenn auf biologisches Material (d.h. einen Finger) Licht eingestrahlt wird, durchdringt jedoch das Licht den Finger, so daß das Licht über einen weiten Bereich des Fingers gestreut wird, und daher ist die Größe des auf dem Lichtdetektor 67 abgebildeten Fleckbildes größer als jene des durch die Nachbildung abgebildeten. Wenn auf die Oberfläche des Fingers ein Lichtfleck schräg eingestrahlt wird, ist das Zentrum einer Lichtstreuzone des Fingers von jenem der Nachbildung verschoben, und durch das Detektieren der Größe und zentralen Position eines vom Streulicht erhaltenen Fleckbildes ist es möglich, eine biologische Detektion durchzuführen. Der Lichtdetektor 67 kann ein bekannter geteilter Detektor mit einer Vielzahl von Lichtempfängerzonen sein, oder er kann eine Vielzahl in einem Array angeordneter, kleiner Lichtdetektoren umfassen.
Fig.17 und 18 zeigen zwei Wege der Verwendung der Gitterlinse 80. In Fig.17 wird ein divergierender Strahl verwendet, wobei übertragenes Licht L&sub0; nullter Ordnung einen Finger vollständig beleuchtet, und gebeugtes Licht L&sub1; erster Ordnung eine Kontaktfläche des Fingers mit einem Lichtfleck beleuchtet. In Fig.18 wird ein Fokussierstrahl eingesetzt, wobei übertragenes Licht L&sub0; nullter Ordnung mit einem Lichtfleck auf eine Kontaktfläche des Fingers einstrahlt, und gebeugtes Licht L&sub1; erster Ordnung den Finger vollständig beleuchtet. Wenn eine divergierende Lichtquelle, wie ein Halbleiter-Laser, verwendet wird, wird der Fall von Fig.17 bevorzugt, es kann jedoch ein Sammellinsensystem 75 eingesetzt werden, um ein leichtes Wechseln zum konvergierenden Licht zu ermöglichen.
Fig.19 bzw. 20 zeigen zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung, wobei in Fig.19 eine Lichtführungsplatte (ein transparenter Körper) 63 einen diagonal abgeschnittenen Teil 63a aufweist, auf einem Abschnitt von welchem eine Gitteriinse 80 gebildet ist. Ein Teil des Beleuchtungslichts (gebeugtes Licht L&sub1; erster Ordnung) wird zum Einstrahlen eines Lichtflecks auf eine Fingerkontaktfläche verwendet, und Licht (schraffierter Bereich), das zum Einfallen auf die Lichtführungsplatte 63 durch einen Abschnitt gebracht wird, auf dem die Gitterlinse 80 nicht gebildet ist, beleuchtet den Finger vollständig.
Im Gegensatz zum Fall von Fig.19 wird im Fall von Fig.20 konvergierendes einfallendes Licht verwendet. Gebeugtes Licht L&sub1; erster Ordnung bildet diffundiertes Beleuchtungslicht, und direkt einfallendes Licht L&sub0;, das nicht durch die Gitterlinse 80 geführt wird, bildet einen Lichtfleck. Ein Teil des Lichtflecks ist Licht nullter Ordnung, das von der Gitterlinse 80 übertragen wird.
Die oben erwähnten Gitterlinsen werden verwendet, um einen kreisförmigen kleinen Lichtfleck zu bilden, es ist jedoch möglich, ein Muster der Gitterlinse zu ändern, um beispielsweise einen ovalen Fleck zur Verbesserung der Detektionsempfindlichkeit zu bilden.
Die Gitterlinse kann einteilig mit der Lichtführungsplatte gebildet sein, oder sie kann getrennt von der Lichtführungsplatte gebildet sein und dann haftend auf die Lichtführungsplatte aufgebracht werden.
Wie oben beschrieben, wird bei diesen Ausführungsformen eine Eingitterlinse verwendet, um eine Lichtquelle für eine Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung mit einer biologischen Detektierfunktion vorzusehen. Die Lichtquelle mit der Gitterlinse kann Licht zum vollständigen Beleuchten einer Fingerkontaktfläche vorsehen, um ein Bild eines Fingerabdrucks auf einem Bildsensor (DDC) abzubilden, und als Lichtfleck für eine biologische Detektion zum Einstrahlen auf die Fingerkontaktfläche. Die Erfindung ist sehr ef fizient, wenn ein Beleuchtungssystem für eine biologische Detektion in einer Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung, die keine biologische Detektierfunktion aufweist, gebildet wird, ohne das Volumen und Gewicht der Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung zu erhöhen.
Fig.21 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei einem biologischen Diskriminiersystem vom Totalreflexionstyp, das in Fig.35 gezeigt ist, wird Licht, das auf Furchen eines Fingerabdrucks einstrahlt, von den Furchen totalreflektiert, da die Furchen Totalreflexionsflächen bilden, und, auch wenn die Probe ein biologisches Objekt ist, kann sie folglich fälschlich als Nachbildung erkannt werden.
Demgemäß sieht die in Fig.21 gezeigte Ausführungsform ein biologisches Diskriminiersystem vor, das die Einstrahlungsbreite von Licht einstellt, so daß die Fähigkeit zum Diskriminieren einer Nachbildung von einem biologischen Subjekt erhöht wird.
In Fig.21 ist die Zahl 90 eine Lichtquelle (LD), und Licht von der Lichtquelle 90 wird durch ein optisches Kondensiersystem (eine Linse) 81 auf eine bevorzugte Ausbreitung eingestellt. Hier bedeutet der Ausdruck bevorzugte Ausbreitung, daß die Breite des auf eine Grenzfläche (F) eingestrahlten Lichts breiter wird als ein mittlerer Spalt zwischen den Leisten eines Fingerabdrucks. Das in der Ausbreitung eingestellte Licht kann kohärentes Licht oder allmählich fokussiertes Licht sein. Durch das optische Kondensiersystem 81 eingestelltes Licht D wird zum Einfallen auf eine geneigte Fläche 92a einer Lichtführungsplatte (eines transparenten Körpers) 92 gebracht. Die Lichtführungsplatte 92 besteht aus einem transparenten Material, wie Glas, und wird in Luft eingesetzt. Ein Einfallswinkel des Lichts D ist derart, daß eine rechtwinkelige Linie der geneigten Fläche 92a mit einer optischen Achse des Lichts D zusammenfällt, und daher geht das meiste des Lichts D durch die Lichtführungsplatte 92 und erreicht eine Fläche 92b der Lichtführungsplatte 92. Ein Einfallswinkel des Lichts in bezug auf die eine Fläche 92b ist derart, daß der Winkel einen kritischen Winkel überschreitet, der durch einen Brechungsindex der Lichtführungsplatte 92 und einen Brechungsindex von Luft bestimmt wird, und so wird Licht, das mit einem den kritischen Winkel überschreitenden Einfallswinkel auf die eine Fläche 92b trifft, von der Grenzfläche (F) zwischen der Lichtführungsplatte 92 und Luft totalreflektiert. Das totalreflektierte Licht wird total und wiederholt zwischen der einen Fläche 92b und der anderen Fläche 92c parallel zur einen Fläche 92b reflektiert, und so bewegt sich das reflektierte Licht innerhalb der Lichtführungsplatte 92 vorwärts, wird von der Lichtführungsplatte 92 emittiert, und wird durch ein optisches Abbildungssystem 93 kondensiert, um ein Bild auf einem Lichtdetektor 94 abzubilden.
Die Oberfläche des Fingers 10 sieht einen Fingerabdruck mit Leisten 10a und Furchen 10b vor.
Im allgemeinen variiert ein Spalt zwischen den Leisten 10a in Abhängigkeit von dem Muster und der Position des Fingerabdrucks, der Spalt überschreitet jedoch niemals 1 mm; d.h. nahezu alle Spalte sind jeweils kleiner als 1 mm. Bei der Ausführungsform wird die Breite eines Lichtflecks, der von der einen Fläche 92b (identisch mit der Grenzfläche (F)) totalreflektiert wird, breiter eingestellt als der Spalt zwischen den Leisten. Wenn der Spalt zwischen den Leisten beispielsweise 1 mm beträgt, ist ein konkreter Wert der Breite des Lichtflecks größer als 1 mm.
Mit dieser Anordnung wird der Finger 10 gegen die eine Fläche (Detektionsfläche) 92b gedrückt, und zwischen der Fläche 92b und den Leisten 10a des Fingers wird keine Totalreflexionsfläche gebildet, und so breitet sich ein Teil des Lichts entlang einer Unterseite der Haut des Fingers 10 aus und wird dadurch unregelmäßig reflektiert. Demgemäß tritt ein Lichtschein am Umfang eines mit dem Licht bestrahlten Teils der Oberfläche des Fingers 10 auf, und der Lichtscheinteil des Fingers wird größer als der mit Licht bestrahlte Teil.
Wenn die Probe eine Nachbildung beispielsweise aus Kautschuk auf Silicon-Basis ist, tritt ein Lichtschein nur in einem Bereich sehr nahe bei einem mit Licht bestrahlten Fleck der Nachbildung auf, so daß der Lichtscheinteil der Nachbildung kleiner ist als jener des Fingers, d.h. biologischen Objekts. Daher ist es durch das Feststellen einer Differenz zwischen den Lichtscheinbereichen durch den Lichtdetektor 94 möglich zu bestimmen, ob die Probe ein biologisches Objekt ist oder nicht.
Eine Position des Fingers 10 auf der Lichtführungsplatte kann variieren, und gemäß dieser Ausführungsform ist die Breite eines auf die Fläche 92b (F) eingestrahlten Lichtflecks breiter als ein Spalt zwischen Leisten eines Fingerabdrucks, so daß, auch wenn die Position des Fingers verschoben wird, immer eine Leiste (Projektion 10a) innerhalb des Lichtflecks liegt. Daher wird ein Lichtschein rund um die Leiste immer richtig festgestellt und die biologische Diskriminierung ungehindert durchgeführt sowie die Diskriminierung verbessert.
Fig.22 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Durchmessern von Lichtflecken und den Reflexionstendenzwerten zweigt. In der Kurve werden die Reflexionstendenzwerte durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
(Imax - Imin) / (Imax + Imin) ... (1),
worin Imax ein Wert ist, der dem Maximalwert der reflektierten Lichtmenge entspricht, und Imin ein Wert ist, der dem Minimalwert der reflektierten Lichtmenge entspricht.
Wenn nämlich der Reflexionstendenzwert groß ist, beträgt der Durchmesser eines Lichtflecks weniger als 1 mm, und so werden verschiedene Lichtflecke auf die Furchen und Leisten eines Fingerabdrucks eingestrahlt. Wenn ein Finger in diesem Zustand auch nur geringfügig verschoben wird, variieren demgemäß die Mengen an reflektiertem Licht stark. Wenn der Durchmesser eines Lichtflecks andererseits größer ist als 1 mm, ist der Reflexionstendenzwert klein, so daß Mengen an reflektiertem Licht nicht drastisch variieren. Daher wird durch die Vergrößerung des Durchmessers eines Lichtflecks auf einen Wert von mehr als 1 mm immer ein zufriedenstellend reflektiertes Licht von der Oberfläche eines Fingers erhalten, auch wenn der Finger geringfügig verschoben wird, um eine genaue biologische Diskriminierung zu realisieren.
Gemäß der Ausführungsform wird fleckähnliches einstrahlendes Licht zur Fläche 92b (F) emittiert, und wird der Durchmesser des Flecks eingestellt.
Fig.23 zeigt eine Anordnung zum Verständnis der Erfindung, bei der lineares Licht zur Einstrahlung verwendet wird, und bei der die Breite des eingestrahlten Lichts eingestellt wird. In Fig.23 ist 85 eine Lichtquelle zum Emittieren von linearem Licht, 86 eine Zylinderlinse und 88 eine Lichtführungsplatte (ein transparenter Körper). Lineares Licht P mit einer Länge, die einen Spalt zwischen den Leisten eines Fingers überschreitet, wird auf eine Fläche (Detektionsfläche) 88a der Lichtführungsplatte 88 durch die Zylinderlinse 86 eingestrahlt. Die Zahl 99 ist ein Lichtdetektorteil, der Zylinderlinsen 87 und 89 sowie einen Lichtdetektor 83 umfaßt.
Mit dieser Anordnung wird ein Finger als Probe gegen die eine Fläche 88a der Lichtführungsplatte 88 gedrückt, und dann wird, wie in Fig.24 gezeigt, das lineare Licht P auf die Oberfläche des Fingers eingestrahlt. Die Länge des Lichts P überschreitet einen Spalt zwischen Leisten eines Fingerabdrucks des Fingers, so daß das Licht auf eine oder mehrere Leisten des Fingerabdrucks eingestrahlt wird, um die biologische Diskriminierung ungehindert durchzuführen.
Fig.25A und 25B zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die biologische Detektion und die Bilddetektion durch ein gemeinsames optisches System bewirkt werden. Beispielsweise wird in der in Fig.9 oder 4A bis 4C gezeigten Anordnung das vom Finger 40 oder 10 reflektierte Fleckbild auf den Lichtdetektor 45b oder 12 (CCD) durch die Linse 44 oder 22a fokussiert. In der in Fig.9 dargestellten Anordnung ist nämlich das spezielle optische System für die biologische Detektion, das die Linse 44 und die Lichtdetektoren 45a und 45b, etc., enthält, zusätzlich zum optischen System zum Detektieren des Bildes des Fingerabdrucks (in Fig.9 nicht gezeigt) vorgesehen. Um die Anzahl der optischen Elemente zu reduzieren, wird in Fig.25A und 25B das optische System für die biologische Detektion gemeinsam mit dem optischen System für die Bilddetektion eingerichtet.
Beim in Fig.25A und 25B gezeigten optischen Bilddetektionssystem fällt das von der LED 13 emittierte Licht L&sub1; auf den Finger 10 ein, so daß ein Bild des Fingers 10 durch die Fingerabdruck-Abbildungseinrichtung, welche die Linse 26 und die Blende 25 enthält, auf die CCD 14 fokussiert wird, um dadurch detektiert zu werden. Dieses optische Bilddetektiersystem wird auch zur Durchführung der biologischen Detektion verwendet; das von der Laserdiode 11 in Form eines Strahlflecks emittierte Licht L&sub2; fällt nämlich auf den Finger 10 ein, so daß ein vom Einfallspunkt des Lichts auf den Finger 10 reflektiertes Fleckbild durch die Fingerabdruck-Abbildungseinrichtung, welche die Linse 26 und die Blende 25 enthält, auf die CCD 14 fokussiert wird, um dadurch detektiert zu werden. Die biologische Detektion selbst kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden (Detektion der Größe oder Position des Fleckbildes, etc., wie oben erwähnt), und mit dieser Anordnung kann das optische System für die biologische Detektion weggelassen werden.
Fig.26 und 27 zeigen eine Ausführungsform, bei der eine optische Anordnung auf Basis des in Fig.25A und 25B dargestellten Prinzips realisiert wird.
Die Fingerabdruck-Bildeingabeanordnung enthält einen transparenten Körper (eine transparente Lichtführungsplatte) 105, eine Lichtquelle (LED) 101 zum vollständigen Beleuchten der Oberfläche des Fingers 10, eine Lichtquelle (Laserdiode) 102 zum Beleuchten des Fingers 10 mit einem Fleckstrahl L&sub2;, um die biologische Detektion zu bewirken, und ein optisches Fingerabdruck-Abbildungssystem 103 mit der Linse 131 und der CCD 104. Der transparente Körper 105, der aus einem lichtdurchlässigen Material, wie Glas, besteht, hat eine Detektionsfläche 151, auf welcher der Finger 10 angeordnet ist, und die Linse 131 ist einteilig mit dem transparenten Körper 105 durch die Blende 132 an einem Ende des transparenten Körpers 105 gebildet. Das Licht (Fingerabdruckbild und Fleckbild) wird auf den Bilddetektor 104, wie eine CCD, konvergiert. Der transparente Körper 105 ist am gegenüberliegenden Ende davon mit einem Spiegel 152 versehen, um das vom Finger 10 zur Linse 131 reflektierte Licht zu reflektieren. Die Blende 132 ist eine feste Blende, die zur Verringerung einer möglichen Abberation der Linse 131 verwendet wird. Diese Konstruktion ist im wesentlichen ähnlich jener der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Das vom Lichtdetektor 104 erhaltene Bild wird durch eine Bildabrufschaltung 7 an eine Kollationierschaltung 108, und an eine biologische Detektierschaltung 106 gesendet. Die biologische Detektierschaltung 106 ist mit einer Schaltung 161 zum Detektieren bezeichneter Adressenausgänge und einer Schaltung 162 zum Vergleichen von Videosignalausgängen versehen, um die biologische Detektion durchzuführen.
Die Lichtquelle 101 zum Detektieren des Bildes des Fingerabdrucks und die Lichtquelle 102 für die biologische Detektion sind unterhalb und an gegenüberliegenden Seiten des transparenten Körpers 10 angeordnet, wie aus Fig.27 ersichtlich ist, so daß der untere Teil des mit der Detektionsfläche 151 in Kontakt gebrachten Fingers vollständig beleuchtet wird, d.h. von der Lichtquelle 101 emittiertes Licht L&sub1; beleuchtet die gesamte Oberfläche des Fingers 10. Andererseits wird Licht L&sub2;, das von der Lichtquelle 102 emittiert und von der Linse 121 in Form eines Strahlflecks konvergiert wird, zum Einfallen auf einen Punkt des Fingers 10 gebracht. Die Lichtquellen 101 und 102 sind konstruiert, so daß Licht dadurch nicht gleichzeitig auf den Finger 10 emittiert wird. Beispielsweise wird zuerst das Flecklicht sofort (z.B. in weniger als einigen ms) von der Lichtquelle 102 emittiert, um zu detektieren, ob der Finger ein authentisches biologisches Objekt ist oder nicht, und dann wird Licht L&sub1; von der Lichtquelle 101 zum vollständigen Beleuchten des Fingers 10 nur dann, wenn ein realer Finger detektiert wird, emittiert, um das Fingerabdruckbild zu detektieren.
Die folgende Diskussion ist mit Bezugnahme auf Fig.25A und 26 auf den Prozeß der Eingabe des Fingerabdruckbildes gerichtet, welcher Prozeß ähnlich dem der oben erwähnten Ausführungsformen ist.
In der Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung der veranschaulichten Ausführungsform wird die Lichtkomponente des von den Leisten (erhabenen Teilen) des Fingerabdrucks gestreuten Lichts, das von der kritischen Oberfläche des transparenten Körpers 105 totalreflektiert wird, von der Linse 131 auf den Lichtdetektor (CCD) 104 konvergiert, um ein Bild eines Musters der Leisten des Fingerabdrucks abzubilden. Der mit der Detektionsfläche 151 des transparenten Körpers 105 in Kontakt gebrachte Finger 10 wird nämlich mit von der Lichtquelle 101 emittiertem Licht L&sub1; vollständig beleuchtet, so daß das Bild der Leisten des Fingerabdrucks vom Lichtdetektor 104 detektiert werden kann.
Wenn der Finger 10 auf die Detektionsfläche 151 des transparenten Körpers 105 gedrückt wird, kommen die Leisten des Fingerabdrucks mit der Detektionsfläche in Kontakt, die Furchen (vertieften Teile) des Fingerabdrucks kommen jedoch nicht mit der Detektionsfläche 151 in Kontakt, so daß auf den Finger durch den transparenten Körper 105 einfallendes Licht von der Oberfläche und dem inneren Teil des Fingers 10 reflektiert wird. Da das von den Furchen des Fingerabdrucks gestreute Licht durch die Luft geführt wird und dann in den transparenten Körper 105 eintritt, existiert nämlich keine Lichtkomponente, die im transparenten Körper 105 totalreflektiert und durch denselben zur Linse 131 übertragen wird. Dennoch tritt das von den Leisten des Fingerabdrucks reflektierte Streulicht in den transparenten Körper 105 ein, ohne durch die Luft geführt zu werden, so daß ein Teil dieses Lichts die Totalreflexionsbedingung im transparenten Körper 105 erfüllt. Folglich wiederholt das Licht, das die Totalreflexionsbedingung im transparenten Körper 105 erfüllt, die Totalreflexion darin, und erreicht so die Linse 131 durch die Blende 132. Die Totalreflexionslichtkomponente wird durch die Linse 131 auf den Lichtdetektor 104 fokussiert, um ein Bild des Musters der Leisten des Fingerabdrucks abzubilden.
Die biologische Detektion selbst wurde diskutiert.
Wie in Fig.28 dargestellt, welche die Prozesse in der Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung zeigt, ist im Fall eines authentischen Fingers, wenn der Strahlfleck auf die Oberfläche des Fingers 10 einfällt, nicht nur der Beleuchtungspunkt des Fingers heller, sondern ist auch der Umfangsteil heller, da sich das Licht im transparenten Körper 105 im Finger 10 ausbreitet und darin gestreut wird, wie vorstehend erwähnt. Folglich nimmt das vom Lichtdetektor 104 detektierte Fleckbild einen relativ großen Bereich des Lichtdetektors ein, wie durch eine imaginäre Linie in Fig.28 gezeigt.
Im Gegensatz dazu reflektieren oder streuen im Fall einer Nachbildung, wenn der Strahlfleck auf den Finger einfällt, nur der Einfallspunkt des Fingers und seine enge Nachbarschaft das einfallende Licht und werden heller, und so nimmt das vom Lichtdetektor 104 detektierte Fleckbild einen sehr begrenzten kleinen Bereich des Lichtdetektors 104 ein, wie mit einer durchgehenden Linie in Fig.28 angegeben.
Fig.29 zeigt die Formen von Videosignalausgängen der in Fig.28 dargestellten Linien A und B.
Wie aus Fig.29 ersichtlich ist, ändert sich im Fall einer Nachbildung der Videosignalausgang nur an der Linie a sehr nahe beim Einfallspunkt, wohingegen sich im Fall eines authentischen Fingers der Videosignalausgang an beiden Linien A und B ändert, die auch den Umfangsteil des Einfallspunktes abdecken. Das vom Lichtdetektor 104 erhaltene Fleckbild wird nämlich der in Fig.26 gezeigten biologischen Detektierschaltung 106 zugeführt, so daß die bezeichneten Adressenausgänge, die den Linien A und B entsprechen, welche von der Schaltung 161 zum Detektieren bezeichneter Adressenausgänge vorherbestimmt werden, detektiert werden können. Danach werden beispielsweise die bezeichneten Adressenausgänge der Linien A und B im Fleckbild zur Schaltung 162 zum Vergleichen von Videosignalausgängen gesendet, um verglichen zu werden. Wie aus Fig.29 ersichtlich ist, wird nämlich, wenn nur der Videosignalausgang der Linie A variiert (d.h. ein Fleckbild nur an der Linie A vorliegt), bestimmt, daß das Objekt eine Nachbildung ist. Im Gegensatz dazu wird, wenn sich die Videosignalausgänge der Linien A und B ändern (d.h. Fleckbilder an beiden Positionen der Linien A und B vorliegen), bestimmt, daß das Objekt ein authentischer Finger ist.
Es ist zu beachten, daß der bezeichnete Adressenausgang, der von der Schaltung 161 zum Detektieren bezeichneter Adressenausgänge detektiert wird, nicht auf die beiden Linien A und B begrenzt ist. Ferner besteht keine Einschränkung für das lineare Scannen des Ausgangs des Lichtdetektors 104. Das heißt, es ist möglich zu prüfen, ob eine Vielzahl linearer Ausgänge, die vom Lichtdetektor 104 detektiert werden, ein Fleckbild enthält, d.h. ob sich die Videosignalausgänge geändert haben oder nicht. Alternativ dazu ist es möglich, einen spezifischen Bereich des Lichtdetektors 104 zu bezeichnen, um zu prüfen, ob jedes Bildelement (Pixel) dieses Bereichs ein Fleckbild enthält oder nicht. Demgemäß kann das auf der Detektierfläche 151 des transparenten Körpers 105 angeordnete Subjekt als Nachbildung oder authentischer Finger diskriminiert werden, indem die Größe und Position, etc., des Bildes des Einfallspunkts, der vom Lichtdetektor 104 detektiert wird, gemessen werden, wie oben erwähnt.
Das Phänomen, durch das, wenn ein Fleckstrahl auf einen Finger einfällt, der Strahl den Finger durchdringt und dispergiert wird, ist menschlichen Wesen eigen, und es ist unmöglich, eine Nachbildung mit den Charakteristiken des authentischen Fingers, wie oben angegeben, zu erzeugen, zumindest durch bekannte Techniken. Auch wenn ein Benutzer versucht, die Fingerabdruck-Bildeingabeanordnung der Erfindung zu demontieren, da weder ein spezielles optisches System für eine biologische Detektion noch ein Lichtdetektor vorliegen, ist es schwierig oder nahezu unmöglich, das darin eingebaute biologische Detektiersystem herauszufinden, was zur Aufrechterhaltung eines sicheren Systems führt.
Fig.30 und 31 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Lichtquelle 101 (Laserdiode) zum Detektieren des Fingerabdruckbildes und die Lichtquelle 102 (Laserdiode) für die biologische Detektion, in Fig.26 gezeigt, durch eine Lichtquelle 101a, die Rotlicht (R) emittiert, bzw. eine Lichtquelle 102a, die grünes Licht (G) emittiert, ersetzt. Außerdem ist der Lichtdetektor 104 in Fig.26 durch eine Farb-CCD 104a ersetzt. Für den Lichtdetektor 104a ist zusätzlich eine R, G, B-Trennschaltung 109 vorgesehen, welche die Farben R, G und B trennt. Es ist zu beachten, daß die Lichtquellen 101a und 102a an gegenüberliegenden Seiten des Fingers und unter dem transparenten Körper 105 vorgesehen sind, so daß die Unterseite des auf der Detektionsfläche 151 angeordneten Fingers 10 mit Lichtstrahlen von den Lichtquellen zur gleichen Zeit beleuchtet werden kann.
Das Rotlicht R von der Lichtquelle 101a beleuchtet den Finger 10 vollständig, so daß die Lichtkomponente des Lichts, das von den Leisten des Fingerabdrucks dispergiert wird, und von der kritischen Fläche des transparenten Körpers 105 totalreflektiert wird, durch die optische Linse 131 auf den Lichtdetektor 104a konvergiert wird, um ein Bild zu erhalten, das ein Muster der Leisten eines Fingerabdrucks repräsentiert. Da das Bild des Musters der Leisten des Fingerabdrucks eine rote Farbkomponente R aufweist, wird das Bildsignal, das der roten Farbe R entspricht, durch die R, G, B-Trennschaltung 109 getrennt, um zur Bildabrufschaltung 107 gesendet zu werden, und der Fingerabdruck-Kollationierprozeß wird in der Kollationierschaltung 108 durchgeführt.
Andererseits wird das grüne Licht G von der Lichtquelle 102a durch die Linse 121 kondensiert, um auf den Finger in Form eines Fleckstrahls L2a einzufallen, um die oben erwähnte biologische Detektion zu bewirken. Das vom Beleuchtungspunkt des Lichts L2a reflektierte Fleckbild wird nämlich vom Lichtdetektor 104a, der auch als Detektor des Bildes des Fingerabdrucks verwendet wird, durch die Linse 131 detektiert. Da das für die biologische Detektion eingesetzte Fleckbild die grüne Komponente G aufweist, wird das grüne Bildsignal im Lichtdetektor 104a durch die R, G, B-Trennschaltung 109 getrennt, um der Schaltung 161 zum Detektieren bezeichneter Adressenausgänge der biologischen Detektierschaltung 106 zugeführt zu werden, so daß von der Schaltung 162 zum Vergleichen von Signalausgängen bestimmt werden kann, ob das auf der Detektierfläche 151 angeordnete Subjekt eine Nachbildung oder ein authentischer Finger ist. Es ist zu beachten, daß klarerweise die Farben des von den Lichtquellen 101a und 102a emittierten Lichts nicht auf rot R und grün G beschränkt sind.
Gemäß der in Fig.30 und 3l veranschaulichten Ausführungsform kann, da die Lichtstrahlen L1a und L2a zum Detektieren des Fingerabdrucks und für die biologische Detektion gleichzeitig von der entsprechenden Lichtquelle 101a und 102b emittiert werden können, eine schnellere Detektionsrate verglichen mit der in Fig.26 und 27 gezeigten Ausführungsform erhalten werden, in der das Licht für die biologische Detektion unmittelbar vor der Emission des Lichts für die Detektion eines Fingerabdruckbildes emittiert werden muß, wie oben erwähnt.
Mit den in Fig.26 bis 31 dargestellten Anordnungen kann die biologische Detektion durch das optische System bewirkt werden, das zum Detektieren des Bildes eines Fingerabdrucks verwendet wird, und demgemäß ist eine geringere Anzahl optischer Komponenten erforderlich, um dadurch eine vereinfachte Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung zu realisieren. Da kein spezielles optisches System für die biologische Detektion vorgesehen ist, ist es ferner nahezu unmöglich festzustellen, wie das System arbeitet, auch wenn es demontiert wird.

Claims

1. Biologisches Detektiersystem, mit:

einer Lichtquelle (1, 13);

einem optischen Kondensiersystem (2, 21a) zum Kondensieren eines Lichtstrahls (L&sub1;) von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe (5, 10);

einem optischen Abbildungssystem (3, 22a) zum Kondensieren von Licht (L&sub2;), das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle;

einer Lichtdetektoreinrichtung (4, 14), die an der genannten vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren des genannten Bildes; und

einer Einrichtung (15, 16) zum Detektieren der Größe des Bildes des Lichts, das vom bestrahlten Teil reflektiert und gestreut wird, und Ausgeben eines Detektionssignals (J&sub1;, VL), das die detektierte Größe anzeigt, so daß bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

2. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Lichtdetektoreinrichtung umfaßt: einen Lichtdetektor mit einer Lichtempfängerfläche, die in eine Vielzahl von Zonen (P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;) geteilt ist, so daß das Bild des bestrahlten Teils auf der Lichtempfängerfläche gebildet wird, wobei der Lichtdetektor getrennte optische Ausgänge (J&sub1;, und S&sub3;), die jeweils von der Vielzahl von Zonen empfangenen Lichtmengen entsprechen, vorsieht.

3. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 2, bei welchem der genannte Lichtdetektor drei Lichtempfängerzonen (P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;) aufweist, und welches System ferner umfaßt einen ersten Operationsverstärker (15) mit einer Verstärkung k zum Verstärken der optischen Ausgänge von zwei der Lichtempfängerzonen (S&sub1;, S&sub3;), und einen zweiten Operationsverstärker (16) mit einem positiven Eingang, der mit dem Ausgang (k (S&sub1; + S&sub3;)) des ersten Operationsverstärkers verbunden ist, und einem negativen Eingang, der mit dem optischen Ausgang (S&sub2;) der Lichtempfängerzone zwischen den genannten beiden Lichtempfängerzonen verbunden ist, so daß durch den Ausgang (k (S&sub1; + S&sub3;) - S&sub2;) des zweiten Operationsverstärkers bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

4. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Lichtdetektoreinrichtung umfaßt: eine Vielzahl von Lichtdetektoren, die einander benachbart angeordnet sind, so daß das Bild des bestrahlten Teils über Lichtempfängerflächen der Lichtdetektoren abgebildet wird, wobei die Vielzahl von Lichtdetektoren optische Ausgänge, die jeweils Mengen von empfangenem Licht entsprechen, vorsieht, so daß in Übereinstimmung mit den optischen Ausgängen bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

5. Biologisches Detektiersystem, mit:

einer Lichtquelle (1, 14);

einem optischen Kondensiersystem (2, 42) zum Kondensieren eines Lichtstrahls (L&sub1;) von der Lichtquelle und Einstrahlen auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe (5, 40);

einem optischen Abbildungssystem (3, 44) zum Kondensieren von Licht (L&sub2;,), das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert und gestreut wird, und Abbilden eines Bildes des bestrahlten Teils an einer vorherbestimmten Stelle;

einer Lichtdetektoreinrichtung (4A, 45a, 45b), die an der vorherbestimmten Stelle angeordnet ist, zum Detektieren des genannten Bildes; und

einer Einrichtung (64) zum Detektieren der Größe des Bildes des Lichts, das vom bestrahlten Teil reflektiert und gestreut wird, sowie Detektieren, ob das Zentrum (C&sub1;) einer Zone (R) der Probe, wo der einstrahlende Lichtstrahl reflektiert und gestreut wird, von einem Zentrum (C&sub2;) des bestrahlten Teils verschoben ist, und Ausgeben eines Detektionssignals (J&sub2;, VL1), das die Größe des Bildes und das Vorliegen oder Fehlen der Verschiebung angibt, so daß in Übereinstimmung mit dem Detektionssignalausgang bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

6. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 5, bei welchem die Lichtdetektoreinrichtung umfaßt eine Vielzahl von Lichtdetektoren (45a, 45b), die einander benachbart angeordnet sind, so daß das Bild des bestrahlten Teils über Lichtempfängerflächen der Lichtdetektoren abgebildet wird, wobei die genannte Vielzahl von Lichtdetektoren optische Ausgänge (Sa, Sb), die jeweils empfangenen Lichtmengen entsprechen, vorsieht, so daß durch das Vergleichen der optischen Ausgänge mit vorherbestimmten Pegeln (Vth&sub1;, Vth&sub2;) bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

7. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 5, bei welchem die Lichtdetektoreinrichtung umfaßt: einen Lichtdetektor mit einer Lichtempfängerfläche, die in eine Vielzahl von Zonen (45a, 45b) geteilt ist, so daß das Bild des bestrahlten Teils auf der Lichtempfängerfläche abgebildet wird, wobei der Lichtdetektor getrennte optische Ausgänge, die jeweils von der Vielzahl von Zonen empfangenen Lichtmengen entsprechen, vorsieht, so daß durch das Vergleichen der optischen Ausgänge mit einem vorherbestimmten Pegel bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

8. Biologisches Detektiersystem, mit:

einer Lichtquelle (1, 51);

einem ersten optischen System (2A, 52, 53) zum linearen Polarisieren und Kondensieren eines Lichtstrahls (L&sub1;) von der Lichtquelle, um auf die Oberfläche einer mit einem Lichtfleck zu detektierenden Probe (5, 50) einzustrahlen;

einem zweiten optischen System (3A, 56, 55) zum Kondensieren von Licht (L&sub2;"), das von einem bestrahlten Teil der Probe reflektiert oder gestreut wird, und Polarisieren des kondensierten Lichts in zumindest einer vorherbestimmten Polarisationsrichtung;

einer Lichtdetektoreinrichtung (4B, 58a, 58b) zum Detektieren der Intensität des polarisierten Lichts (L&sub3;) vom genannten zweiten optischen System; und

einer Einrichtung (59) zum Ausgeben eines Detektionssignals (J&sub3;, VL2), das einen Polarisationszustand auf Basis der detektierten Lichtintensität des von der genannten Lichtdetektoreinrichtung detektierten, polarisierten Lichts anzeigt, so daß gemäß dem Detektionssignal bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

9. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 8, bei welchem das zweite optische System (60) das kondensierte Licht in zwei Lichtstrahlen teilt, wobei der Polarisationszustand des Lichts wie er ist aufrechterhalten wird, eine erste Komponente von einem der beiden Lichtstrahlen aufnimmt, wobei die Richtung der Polarisation der ersten Komponente gleich ist wie jene des einstrahlenden Lichtstrahls, eine zweite Komponente des anderen der genannten beiden Lichtstrahlen aufnimmt, wobei die Richtung der Polarisation der zweiten Komponente orthogonal zu jener der ersten Komponente ist, und die erste und zweite Komponente der Lichtdetektoreinrichtung (58a, 58b) zuführt, und bei welchem eine Komparatoreinrichtung (59) ein Verhältnis der ersten und zweiten Komponente berechnet, so daß durch das Vergleichen des berechneten Verhältnisses mit einem vorherbestimmten Wert (Xo) bestimmt werden kann, ob die Probe ein biologisches Objekt oder eine Nachbildung ist.

10. Biologisches Detektiersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Lichtdetektoreinrichtung zumindest einen Lichtdetektor zum Detektieren des biologisches Objekts umfaßt.

11. Fingerabdruck-Kollationiersystem unter Verwendung eines biologisches Detektiersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Fingerabdruck-Kollationiersystem nur dann, wenn die vom biologischen Detektiersystem detektierte Probe ein authentischer Finger ist, ein Muster des Fingers in Bilddaten umwandelt, und die umgewandelten Bilddaten mit vorher registrierten Fingerabdruck-Bilddaten vergleicht, um denselben zu identifizieren.

12. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung, welche umfaßt: eine Lichtquelle (13) zum vollständigen Beleuchten einer mit Licht zu detektierenden Probe (5, 10), und eine Einrichtung (62, 64) zum optischen Identifizieren von Licht, das durch Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Probe gestreut wird, um einen Fingerabdruck der Probe zu detektieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auch umfaßt:

eine Eingitterlinse (80) zum Empfangen von Licht zum Einstrahlen auf die Probe, wobei die genannte Eingitterlinse übertragenes und gebeugtes Licht (L&sub1;), welches das Licht zum vollständigen Beleuchten der Probe bildet, und einen Fleck des zur Probe orientierten Lichtstrahls vorsieht; und

ein optisches Abbildungssystem (69, 67) zum Abbilden des Bildes eines Flecks auf der Probe, auf die der Lichtstrahlfleck eingestrahlt wird, um auf Basis der Größe und Position des Flecks im Bild zu beurteilen, ob die Probe ein biologisches Material oder eine Nachbildung ist.

13. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher das von der Gitterlinse übertragene Licht das Licht zum vollständigen Beleuchten der Probe bildet, und das von der Gitterlinse gebeugte Licht den Fleck des zur Probe orientierten Lichtstrahls bildet.

14. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher das von der Gitterlinse übertragene Licht den Fleck des zur Probe orientierten Lichtstrahls bildet, und das von der Gitterlinse gebeugte Licht das Licht zum vollständigen Beleuchten der Probe bildet.

15. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die genannte Eingitterlinse nur einen Teil des Lichts zum Einstrahlen auf die Probe empfängt, wobei die Eingitterlinse gebeugtes Licht bildet, das sowohl das Licht zum vollständigen Bestrahlen der Probe als auch den Fleck des zur Probe orientierten Lichtstrahls vorsieht.

16. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher das von der Gitterlinse gebeugte Licht das Licht zum vollständigen Bestrahlen der Probe bildet.

17. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher das von der Gitterlinse gebeugte Licht den Fleck des zur Probe orientierten Lichtstrahls bildet.

18. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner einen transparenten Lichtführungskörper (63), auf dem die zu detektierende Probe angeordnet ist, umfaßt.

19. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die genannte Gitterlinse ain transparenten Lichtführungskörper angeordnet ist.

20. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 19, bei welcher der genannte transparente Lichtführungskörper eine geneigte Fläche (63a), auf die Licht einfällt, aufweist.

21. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die genannte Gitterlinse an der geneigten Fläche gebildet ist.

22. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher eine Breite des Lichts, das auf eine Grenzfläche zwischen dem transparenten Lichtführungskörper und der darauf angeordneten Probe eingestrahlt wird, breiter ist als ein Spalt zwischen Hautleisten eines Fingerabdruckmusters der Probe.

23. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher die eingestrahlte Lichtbreite größer ist als 1 mm.

24. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher die Breite des eingestrahlten Lichts durch den Durchmesser des Lichtstrahlflecks repräsentiert wird.

25. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 18, welche ferner einen gemeinsamen Lichtdetektor, auf den sowohl das optische Identifikationssignallicht als auch der Fleck des von der Probe reflektierten Lichts einfallen, umfaßt.

26. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 25, welche ferner umfaßt eine erste Lichtquelle zum Beleuchten der Probe, die in Form eines auf dem transparenten Lichtführungskörper angeordneten Fingerabdrucks vorliegt, zum Abbilden eines Bildes des Fingerabdrucks, und eine zweite Lichtquelle zum Beleuchten der Probe im wesentlichen an einem Punkt mit dem Lichtstrahlfleck, um ein Fleckbild des Beleuchtungspunkts auf dem Fingerabdruck abzubilden.

27. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die genannte erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle abwechselnd Licht emittieren.

28. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die genannte erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.

29. Fingerabdruck-Bildeingabevorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher die genannte erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle im wesentlichen gleichzeitig Licht emittieren.