WO2002101668A2 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung natürlicher haut - Google Patents

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WO2002101668A2
WO2002101668A2 PCT/DE2002/001861 DE0201861W WO02101668A2 WO 2002101668 A2 WO2002101668 A2 WO 2002101668A2 DE 0201861 W DE0201861 W DE 0201861W WO 02101668 A2 WO02101668 A2 WO 02101668A2
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point
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Mark Gilenko
Hans Einighammer
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Tst-Touchless Sensor Technology Sales & Marketing Ag
Einighammer, Jens
EINIGHAMMER, Isabelle
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Priority to US10/480,907 priority patent/US7587071B2/en
Priority to EA200400031A priority patent/EA006378B1/ru
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1312—Sensors therefor direct reading, e.g. contactless acquisition
    • G—PHYSICS
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    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/40—Spoof detection, e.g. liveness detection

Definitions

  • the invention relates to a method for recognizing natural skin and a device for performing the method.
  • biometric controls to identify the person authorized to access are carried out to an increased extent, since, in contrast to the use of passwords or keys, none of the individual's biometric properties There is a risk that these may be lost or passed on.
  • the measuring apparatus for recording the biometric data can in principle be misled by means of false templates which have a replica of the papillary line pattern corresponding to the three-dimensional original template and which are conceivable, for example, in the form of two-dimensional replicas, three-dimensional replicas or coatings on natural fingers.
  • the invention is based on the object of specifying a method with which the security of biometric methods for controlling access authorization, in particular those with evaluation of papillary line patterns, can be improved against attempts at deception. Another object of the invention is to provide a device with which this method can be carried out.
  • Irradiation point through the skin surface entering, scattered in the skin and emerging again from the skin surface is detected as scattered light at a detection point with a detector, and at which the signal detected by the detector
  • Comparator supplied and compared with stored data offers the advantage that optical properties of the natural skin are checked by measuring the scattered light, as a result of which a large number of fraud possibilities of the type mentioned at the outset can be excluded.
  • the skin is illuminated at the point of irradiation with a light beam, some of which is diffusely reflected on the surface. The remaining part of the light beam penetrates the tissue of the skin and is distributed in this volume by multiple scattering, a fraction of which
  • Scattered light emerges from the skin surface and makes the skin appear bright. Since natural skin is made up of complex organic structures and contains a large number of optically active substances, its optical properties, in particular with regard to scatter (Mie and Rayleigh test) and the absorption which can be determined with scattered light, cannot be imitated, or only with great effort. It is advantageous if the detection point is at a different location than the irradiation point.
  • the safety of the method according to the invention can be further increased by using light from a limited spectral range for illuminating the irradiation point, since this can be matched to the optical properties with regard to scattering and absorption of the substances present in the skin, in particular for illuminating the irradiation point
  • Light from a spectral range is used in which absorption and scattering of a natural substance naturally occurring in the skin assume characteristic values.
  • several limited spectral ranges are used to illuminate the irradiation point.
  • Another advantageous limited spectral range for illuminating the skin at the point of irradiation is approximately 1250 nm, the water content of the tissue essentially determining the measurement result at this wavelength.
  • a particularly preferred embodiment is one which is characterized in that the scattered light is detected at a plurality of spatially different detection points, in particular when the detection points are at a different distance from the irradiation parts. Since the intensity of the scattered light decreases with increasing distance from the irradiation point according to a certain function, here called “scattering function", which in addition to the dependence on the distance also has a dependence on the wavelength of the incident light, there is the possibility of a strict method in this method Check whether the illuminated sample corresponds to the natural skin with regard to its scattering function, whereby according to the current state of knowledge it is impossible to reproduce this scattering function artificially precisely and to approximate it to use this scattering function to additionally provide the surface profiling necessary for the further simulation of the papillary line pattern.
  • scattering function a certain function
  • the method is insensitive to ambient stray light, which can be achieved by simple conventional measures such as e.g. Shielding often cannot be completely eliminated.
  • the scattered light is fed from the detection point to the detector via an optical fiber.
  • the irradiation point is assigned to a finger or the surface of a person's hand and at the same time the characteristic papillary line patterns are detected optically without contact with a papillary line sensor.
  • the part of the object relating to the device is achieved according to the invention in that a light source for illuminating the skin surface at the irradiation point, a detector for detecting the scattered light emitted at the detection point and a data processing unit functioning as a comparator, in particular a Microprocessor are provided, and that the light source on the skin generates an illumination pattern corresponding to an approximate or complete circular ring.
  • a light source for illuminating the skin surface at the irradiation point a detector for detecting the scattered light emitted at the detection point and a data processing unit functioning as a comparator, in particular a Microprocessor are provided, and that the light source on the skin generates an illumination pattern corresponding to an approximate or complete circular ring.
  • a data processing unit functioning as a comparator, in particular a Microprocessor
  • the illumination pattern corresponding to the circular ring is generated in a simple and therefore preferred manner by assigning an illumination ring to the light source.
  • the illumination pattern corresponding to the circular ring it has proven to be advantageous with regard to the higher intensity of the scattered light at a predetermined distance from the entry point, namely the radius R, if the detection point is assigned to the center of the circular ring, since this ensures the symmetry of the illumination is used to achieve a strong measurement signal for the distance corresponding to the radius R.
  • the number of light sources of a wavelength is correlated with the scattering and absorption capacity (scattering function) of the skin at this wavelength, so that light of a wavelength whose scattering function leads to a greater attenuation of the intensity at a given distance with a higher, over the
  • Illumination ring averaged irradiation intensity is irradiated at the irradiation point, so as to be sufficient in terms of intensity with the To obtain measurement signals of other wavelengths comparable measurement signal.
  • the diameter of the ring-shaped illumination pattern is matched to the wavelength emitted by the light source and the correlated scattering and absorption capacity (scattering function) of the skin, that is to say the intensity of the irradiated light is not achieved in order to achieve a well-measurable intensity of the scattered light Light is varied, but the distance of the irradiation point from the detection point.
  • light-emitting diodes are provided as light sources, which represent a circular ring approximated by a polygon and produce an annular illumination pattern approximated by separate light spots.
  • the limitation of the circle approach is overcome in that the lighting ring is totally reflective
  • Pipe piece is formed from an optical material.
  • the light can be coupled in, which passes through the pipe section and is reflected several times between the walls of the pipe section, is distributed evenly over the circumference and thus leads to a uniformly illuminated circular ring with a corresponding lighting pattern.
  • the surface can be roughened on the outlet side of the pipe section. It is also possible that lasers are used as light sources.
  • a lens for imaging the light source on the skin is also provided. In order to reduce the sensitivity of the measuring apparatus to defocusing or to a certain extent
  • the detector is assigned to a central hole in the lens, that is to say a coaxial measurement arrangement is selected.
  • a compact design of the device is achieved by arranging a mirror in the beam path between the light sources and the lens serving to image the illumination pattern on the skin, which deflects the beam path in such a way that the lens is arranged adjacent to or inside the tube piece.
  • an illumination pattern is also possible by means of a conventional projector arrangement consisting of the light source, condenser, projection pattern template and lens, with which the irradiation point is illuminated.
  • laser pattern projectors e.g. Laser diode circular projectors advantageous.
  • a light guide is provided for supplying the scattered light to the detector, in particular if the light guide is flexible and can thus be guided to the detector placed at any point, even outside the beam path.
  • a spectrometer for example a grating spectrometer of a simple and therefore inexpensive design, is then arranged in the beam path in front of the detector, which enables the wavelength-dependent evaluation of the scattered light intensity.
  • the detector is formed by a photodiode array (PDA) or a charged-coupled device (CCD).
  • PDA photodiode array
  • CCD charged-coupled device
  • a brightness sensor for monitoring the brightness of the light source for example a monitor measuring diode, is also provided, which also gives the possibility of constant control.
  • the irradiation point is assigned to a finger or the palm of a person and at the same time the characteristic line patterns are detected optically without contact with a papillary line sensor, since the integration of the control of the access authorization with the control of the exchange attempts in one device is thus integrated he follows.
  • the two non-contact measurements with regard to life detection and biometric identification take place at almost the same time with close spatial coupling of the measurement areas.
  • Corresponding spatial measurement areas can be achieved if a beam splitter is used to fade in the
  • Generated light source and the scattered light to be measured is provided in the object-side beam path of the papillary line sensor. It is also possible and preferred if the detector is formed by the camera of the papillary line sensor, the camera being provided for recording the scattered light emitted by the detection point. When using the camera as a papillary line sensor, it is also advantageous if, in addition to the measurement spot image, the illumination pattern on the skin is also recorded and measured in the image. In this case, the scattering overlaid with volume scattering occurs on the surface of the irradiation point as a reference variable and one
  • a simple and space-saving lighting arrangement can be realized if the lens is assigned a central circular bend and if several light sources are arranged at different distances on the optical axis. This takes advantage of the fact that a certain blurring of the illumination pattern on the skin is not disturbing, so that a plurality of ring images is generated in a simple manner by this structure, it is only to be noted that the bending relative to the measuring camera or the detector is sufficiently large.
  • Fig. 2 is a graphical representation of the intensity of
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the construction of the device according to the invention with light sources of different wavelengths arranged in different lighting rings
  • FIG. 6 shows an illustration comparable to FIG. 5 of an alternative embodiment using totally reflecting pipe sections
  • FIG. 7 shows a representation corresponding to FIG. 5 of yet another embodiment with a light guide and an integrated component for detection and evaluation of the scattering function by means of a comparator
  • FIG. 8 shows a representation corresponding to FIG. 5 with the use of a mirror in the illumination beam path to shorten the design
  • Fig. 9 shows a simple structure for generating several
  • FIG. 10 shows an alternative arrangement of the light sources and the detector for interaction with a device for detecting the papillary lines of a finger.
  • Fig. 1 the creation of the scattered light 7 is shown in simplified form when a light beam 2 of a certain intensity and wavelength is irradiated at the irradiation point 1. Part of this light beam 2 is diffusely reflected on the surface 4 of the skin 5, as a result of which the light bundle 6 is produced. The other part of the
  • Light beam 2 enters the tissue of the skin 5 through the surface 4 and is distributed there by multiple scattering.
  • a fraction of this light scattered in the skin 5 emerges again from the skin surface 4 as visible scattered light 7, the intensity of this scattered light 7 in a characteristic manner according to the scattering function S from the distance of the exit point from the irradiation point 1 and the wavelength of the irradiated light depends.
  • This legal dependency leading to a scattering function S, caused by the optical material properties of the skin 5, is shown schematically in FIG. 2 for 3 different wavelengths.
  • the light is irradiated onto the skin 5 in an illumination pattern 8 corresponding to an annulus, so that the irradiation point 1 has the shape of this annulus.
  • the detection point 9 is assigned to the center of this annulus, as shown in FIG. 4.
  • This illumination pattern in the form of a circular ring leads to a superimposition of all the scattering functions which result when the scattering functions shown in FIG. 3 are rotated about an axis going through half their distance, with the result that a relatively high intensity is available in the center ,
  • FIG. 5 shows the apparatus structure with which the method for recognizing natural skin 5 can be carried out, which in the exemplary embodiment shown has light sources 10, 11 of different wavelengths arranged uniformly over the circumference of two concentrically arranged circles, the inner circle being the
  • light sources 10 that generate light whose scattering function S drops more, e.g. relatively short-wave visible or relatively long-wave infrared light.
  • light sources 10, 11 of different wavelengths it is alternatively possible to light sources 10, 11 of different wavelengths to arrange a single circle, in which case the numerical ratio of the light sources 10, 11 is adapted to the scattering function S, that is to say, for example, more short-wave than long-wave light sources 10, 11 are used for visible light.
  • the bundled light emitted by the light sources 10, 11, indicated by arrows 12, is directed onto a lens 13, which images the light sources 10, 11 as elements 3 of the illumination rings on the skin 5. That at the
  • Scattered light 7 emerging from the detection point 9 is measured with a small measuring camera 14, which is located in a central bore of the lens 13, the measuring camera 14 consisting of the lens 25 and a detector 20 at the location of the measurement spot image.
  • the embodiment according to FIG. 6 differs from that from FIG. 5 with regard to the design of the lighting.
  • the light sources 10, 11 are directed towards the entry surfaces of two tube pieces that are put together as lighting rings 15, 16, in which the light is guided to the other side, the exit surface, owing to the total reflection.
  • the pipe sections are made of optical material such as acrylic glass.
  • the exit surfaces are slightly roughened so as to produce two approximately uniformly illuminated ring-shaped sources which are more favorable in terms of measurement accuracy than ring sections separated by gaps.
  • Fig. 7 shows the possibility of the detector 20 not at the location of the
  • this housing 17 at the same time also includes the other components required to complete the device, such as the comparator, the power supply and the like.
  • FIG. 8 shows the use of a flexible light guide 19, which leads to the detector 20, which in principle is placed at any point.
  • FIG. 8 also shows the use of a mirror 21 in the beam path between the light sources 10, 11 and the lens 13 in order to achieve a more compact design of the device.
  • the arrangement of a spectrometer in the beam path in front of the detector 20 is not shown in order to enable a wave-dependent evaluation of the scattered light intensity, even without a special choice of the
  • the arrangement of a beam splitter for superimposing the light generated by the light source 10, 11 into the object-side beam path of the papillary line sensor 24 is also not shown, as a result of which the measurements for living recognition and person identification can be carried out at the identical position, and in principle also with the same detector 20 , namely the camera 22 of the papillary line sensor 24, which is known from DE 198 18 229 AI and therefore need not be described here in detail.
  • FIG. 9 schematically shows the previously known papillary line sensor 24, with which in particular “fingerprints” can be detected optically without contact.
  • the papillary line pattern is represented by the
  • the epidermis pattern or the epidermis pattern can be detected, reference being made to DE 198 18 229 A1 for details.
  • the scattered light measurement only the light that is scattered with changed polarization is measured, for which purpose the setting of the polarization direction of the polarization filter 23 is chosen in the opposite direction.
  • the signal from the recording camera 22 is then also evaluated with regard to the scattering properties of natural skin 5.
  • the light source 10 is imaged defocused on the skin by the lens 13, which is provided with a central circular bend 27, the latter being larger than the measuring camera 14. Because of the effective annular pupil of the lens 13, the defocused image of the light source 10 is also annular.
  • the second light source 11 with a different wavelength is positioned on the optical axis in front of or behind the first light source 10, so that a second concentric illumination ring is generated.
  • Several light sources 10, 11 can thus be arranged on the axis, which generate a corresponding number of ring images.
  • the positions of the light sources 10, 11 result from the selected ring radii.
  • the unsharpness and the ring width increase with increasing ring radius R. However, this is largely tolerable and can be included in the geometric considerations for the design of the arrangement. As far as the distance between the light sources 10, 11 is concerned, it is structurally advantageous to combine positive and negative defocusing with one another.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung natürlicher Haut (5), bei dem die Hautoberfläche (4) mit Licht aus dem sichtbaren oder angrenzenden Bereich an einer Einstrahlungsstelle (1) beleuchtet wird, bei dem der Teil des an der Einstrahlungsstelle (1) durch die Hautoberfläche (4) eintretenden, in der Haut (5) gestreuten und aus der Hautoberfläche (4) wieder austretenden Lichtes als Streulicht (7) an einer Detektionsstelle (9) mit einem Detektor (20) detektiert wird, und bei dem das von dem Detektor (20) erfasste Signal einem Komparator zugeführt und mit hinterlegten Daten verglichen wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung natürlicher Haut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung natürlicher Haut sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Bei der Berechtigungskontrolle hinsichtlich des Zuganges zu geschlossenen Systemen, wie diese beispielsweise durch Raumkomplexe oder Datennetze gegeben sein können, werden in verstärktem Umfang biometrische Kontrollen zur Identifizierung des Zugangsberechtigten durchgeführt, da bei den individuellen biometrischen Eigenschaften eines Individuums im Gegensatz zur Verwendung von Paßwörtern oder Schlüsseln keine Gefahr besteht, daß diese verlorengehen oder weitergegeben werden können. In der Praxis hat es sich bewährt, die Papillarlinienmuster an den Handinnenflächen oder den Fingerkuppen als biometrisches, bei jedem Individuum unterschiedliches und unveränderliches Merkmal zu benutzen, wobei Verfahren bekannt sind, mit denen diese Papillarlinienmuster berührungslos optisch erfaßt werden. Bei diesen Messungen wird das Papillarlinienmuster als solches ausgewertet, also die Topologie der Hautoberfläche oder anders formuliert, das Muster des durch die Papillarleisten gebildeten Reliefs. Dabei besteht das Problem, daß bei Kenntnis des Papillarlinienmusters die Meßapparatur zur Erfassung der biometrischen Daten im Prinzip getäuscht werden kann mittels Falschvorlagen, die eine Nachbildung des Papillarlinienmusters entsprechend der dreidimensionalen Originalvorlage aufweisen und die beispielsweise denkbar sind in Form von zweidimensionalen Nachbildungen, dreidimensionalen Nachbildungen oder Überzügen auf natürlichen Fingern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Sicherheit biometrischer Verfahren zur Kontrolle der Zugangsberechtigung, insbesondere solcher mit Auswertung von Papillarlinienmustern, gegen Täuschungsversuche verbessert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der dieses Verfahren ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird bezüglich den das Verfahren betreffenden Teil nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung natürlicher Haut, bei dem die Hautoberfläche mit Licht aus dem sichtbaren oder angrenzenden Bereich an einer Einstrahlungsstelle beleuchtet wird, bei dem der Teil des an der
Einstrahlungsstelle durch die Hautoberfläche eintretenden, in der Haut gestreuten und aus der Hautoberfläche wieder austretenden Lichtes als Streulicht an einer Detektionsstelle mit einen Detektor detektiert wird, und bei dem das von dem Detektor erfaßte Signal einem
Komparator zugeführt und mit hinterlegten Daten verglichen wird. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß optische Eigenschaften der natürlichen Haut durch Messung des Streulichts überprüft werden, wodurch eine Vielzahl von Betrugsmöglichkeiten der eingangs genannten Art ausgeschlossen werden können. Dazu wird die Haut an der Einstrahlungsstelle mit einem Lichtstrahl beleuchet, der zu einem Teil an der Oberfläche diffus reflektiert wird. Der verbleibende Teil des Lichtstrahls dringt in das Gewebe der Haut ein und wird in diesem Volumen durch Vielfachstreuung verteilt, wobei ein Bruchteil dieses
Streulichts wieder aus der Hautoberfläche austritt und so die Haut hell erscheinen läßt . Da natürliche Haut aus komplexen organischen Strukturen aufgebaut ist und eine Vielzahl von optisch wirksamen Substanzen enthält, sind ihre optischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Streuung (Mie- und Rayleighst euung) und der mit Streulicht bestimmbaren Absorption nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand zu imitieren. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Detektionsstelle an anderer Stelle als die Einstrahlungsstelle liegt.
Die Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich noch dadurch steigern, daß zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle Licht aus einem begrenzten Spektralbereich verwendet wird, da dieser auf die optischen Eigenschaften hinsichtlich Streuung und Absorption der in der Haut vorhandenen Stoffe abgestimmt werden kann, also insbesondere zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle Licht aus einem Spektralbereich verwendet wird, in dem Absorption und Streuung eines natürlich in der Haut vorkommenden Naturstoffes charakteristische Werte annehmen. Zur Verbesserung des Meßergebnisses ist weiterhin im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß mehrere begrenzte Spektralbereiche zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle verwendet werden. Günstig ist dabei, wenn Licht aus den Spektralbereichen um 600 nm und um 800 nm zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle verwendet wird, da zwischen diesen Wellenlängen sowohl ein großer Absorptionssprung des Hämoglobins als auch ein Absorptionsabfall des Hautfarbstoffes Melanins erfaßt werden kann und außerdem bei den beiden Wellenlängen die schwankende
Sauerstoffsättigung des Blutes keinen Einfluß auf die Messung hat. Ein weiterer vorteilhafter begrenzter Spektralbereich zur Beleuchtung der Haut an der Einstrahlungsstelle liegt bei etwa 1250 nm, wobei bei dieser Wellenlänge im wesentlichen der Wassergehalt des Gewebes das Meßergebnis bestimmt .
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführung form, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Streulicht an mehreren räumlich unterschiedlichen Detektionsstellen detektiert wird, insbesondere wenn die Detektionsstellen einen unterschiedlichen Abstand zur Einstrahlungssteile aufweisen. Da die Intensität des Streulichts mit wachsender Entfernung von der Einstrahlungsstelle nach einer bestimmten Funktion, hier "Streufunktion" genannt, abfällt, die neben der Abhängigkeit von der Entfernung auch eine Abhängigkeit von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes aufweist, besteht bei diesem Verfahren die Möglichkeit der strengen Kontrolle, ob die beleuchtete Probe hinsichtlich ihrer Streufunktion mit der natürlichen Haut übereinstimmt, wobei nach derzeitigem Erkenntnisstand es unmöglich ist, diese Streufunktion künstlich präzise nachzubilden und das zur Annäherung an diese Streufunktion verwendete Material zusätzlich noch mit der zur weiteren Nachbildung des Papillarlinienmusters notwendigen Oberflächenprofilierung zu versehen.
Wenn die Intensität des Lichtes zeitlich moduliert wird, so daß Wechsellicht zur Anwendung kommt, ist das Verfahren unempfindlich gegen Umgebungs-Störlicht, das durch einfache herkömmliche Maßnahmen wie z.B. Abschirmung häufig nicht völlig eliminiert werden kann.
Gleichfalls ist die Möglichkeit gegeben, daß das Streulicht von der Detektionsstelle über einen Lichtleiter dem Detektor zugeführt wird.
Weiterhin im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist es, wenn die Einstrahlungsstelle einem Finger oder der Handoberfläche eines Menschen zugeordnet und zugleich optisch berühungslos mit einem Papillarliniensensor die charakteristischen Papillarlinienmuster erfaßt werden. Der große Vorteil ist der weitergehende Schutz gegen
Tauschungsversuche, da die beiden Messungen zur Erfassung des Papillarlinienmusters und des Streuverhaltens natürlicher Haut praktisch an derselben Stelle und nahezu zeitgleich erfolgen und somit keine Möglichkeiten bestehen, zwischen den beiden Messungen die Meßprobe zu verschieben oder auszutauschen.
Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Hautoberfläche an der Einstrahlungsstelle, ein Detektor zur Detektion des an der Detektionsstelle emittierten Streulichtes und einer als Komparator fungierenden Datenverarbeitungseinheit, insbesondere ein Mikroprozessor, vorgesehen sind, und daß die Lichtquelle auf der Haut ein einem angenäherten oder vollständigen Kreisring entsprechendes Beleuchtungsmuster erzeugt . Diese Gestaltung dient der Verbesserung der Meßsicherheit durch Mittelwertbildung über Gewebsinhomogenitäten und der
Erzeugung genügend starker Meßsignale durch Überlagerung einer größeren Anzahl gleichartiger Einzelstreulichtverteilungen.
Das dem Kreisring entsprechende Beleuchtungsmuster wird in einfacher und daher bevorzugter Weise dadurch erzeugt, daß der Lichtquelle ein Beleuchtungsring zugeordnet ist. Bei dem dem Kreisring entsprechenden Beleuchtungsmuster hat es sich im Hinblick auf die höhere Intensität des Streulichts in einer vorgegebenen Entfernung von der Eintrittstelle, nämlich dem Radius R, als günstig erwiesen, wenn die Detektionsstelle dem Zentrum des Kreisringes zugeordnet ist, da so die Symmetrie der Beleuchtung zur Erzielung eines starken Meßsignales für den dem Radius R entsprechenden Abstand ausgenutzt wird.
Zur Erfassung der Streufunktion ist es günstig, wenn mehrere Lichtquellen in dem Beleuchtungsring angeordnet sind, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Dabei ist es günstig, wenn die Anzahl der Lichtquellen einer Wellenlänge mit dem Streu- und Absorptionsvermögen (Streufunktion) der Haut bei dieser Wellenlänge korreliert ist, so daß Licht einer Wellenlänge, deren Streufunktion zu einer stärkeren Abschwächung der Intensität im gegebenen Abstand führt, mit einer höheren, über den
Beleuchtungsring gemittelten Einstrahlintensität an der Ξinstrahlungsstelle eingestrahlt wird, um so ein ausreichendes, hinsichtlich der Intensität mit den Meßsignalen anderer Wellenlängen vergleichbares Meßsignal zu erhalten.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, daß der Durchmesser des ringförmigen Beleuchtungsmusters auf die von der Lichtquelle emittierte Wellenlänge und dem damit korrelierten Streu- und Absorptionsvermögen (Streufunktion) der Haut abgestimmt ist, daß also zur Erzielung einer gut meßbaren Intensität des Streulichtes nicht die Intensität des eingestrahlten Lichtes variiert wird, sondern der Abstand der Einstrahlungsstelle von der Detektionsstelle.
Dies läßt sich in besonders einfacher und daher bevorzugter Weise dadurch erreichen, daß mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordnete Beleuchtungsringe vorgesehen sind, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren.
Im Rahmen der Erfindung sind Leuchtdioden als Lichtquellen vorgesehen, die einen durch ein Vieleck angenäherten Kreisring darstellen und ein durch getrennte Lichtflecke angenähertes ringförmiges Beleuchtungsmuster erzeugen. Die Einschränkung der Kreisannäherung wird dadurch überwunden, daß der Beleuchtungsring durch ein totalreflektierendes
Rohrstück aus einem optischen Werkstoff gebildet ist. Auf dessen einen Seite kann das Licht eingekoppelt werden, das das Rohrstück durchläuft und dabei zwischen den Wandungen des Rohrstücks mehrfach reflektiert wird, sich so gleichmäßig über dem Umfang verteilt und so zu einem gleichmäßig ausgeleuchteten Kreisring mit entsprechendem Beleuchtungsmuster führt . Dabei kann die Oberfläche auf der Austrittsseite des Rohrstückes angerauht sein. Möglich ist weiterhin, daß Laser als Lichtquellen verwendet werden. Vorgesehen ist weiterhin eine Linse zur Abbildung der Lichtquelle auf die Haut. Um die Empfindlichkeit der Meßapparatur gegenüber einer Defokussierung zu mindern bzw in einem gewissen
Tiefenschärfebereich fehlerfrei Meßwerte zu erhalten, ist einer zentralen Bohrung der Linse der Detektor zugeordnet, also eine koaxiale Meßanordnung gewählt.
Eine kompakte Bauform der Vorrichtung wird erreicht, indem ein Spiegel im Strahlengang zwischen den Lichtquellen und der der Abbildung des Beleuchtungsmusters auf die Haut dienenden Linse angeordnet ist, der den Strahlengang so umlenkt, daß die Linse benachbart zum oder im Inneren des Rohrstücks angeordnet ist .
Die Erzeugung eines Beleuchtungsmusters ist auch mittels einer herkömmlichen Projektoranordnung, bestehend aus der Lichtquelle, Kondensor, Projektionsmustervorlage und Objektiv, möglich, mit dem die Einstrahlungsstelle ausgeleuchtet wird. Weiterhin sind Laser-Musterprojektoren, wie z.B. Laserdioden-Kreisproj ektoren vorteilhaft .
Günstig ist es gleichfalls, wenn ein Lichtleiter zur Zuführung des Streulicht zum Detektor vorgesehen ist, insbesondere wenn der Lichtleiter flexibel ausgeführt ist und so zu dem an beliebiger Stelle, auch außerhalb des Strahlengangs plazierten Detektor geführt werden kann.
Wenn bei anspruchsvollen technischen Lösungen für Anwendungsfälle mit hohen Sicherheitsanforderungen mit relativ vielen diskreten Wellenlängen gemessen werden muß, wird der technische Aufwand sehr groß, dies mit einer entsprechend hohen Anzahl von Lichtquellen und Beleuchtungsringen zu realisieren. Erfindungsgemäß ist dann im Strahlengang vor dem Detektor ein Spektrometer, beispielsweise ein Gitterspektrometer einfacher und damit kostengünstiger Bauart angeordnet, das die wellenlängenabhängige Auswertung der Streulichtintensität ermöglicht. Vorteilhaft ist dann, wenn der Detektor durch ein Photodioden-Array (PDA) oder ein Charged-Coupled-Device (CCD) gebildet ist. Vorgesehen ist weiterhin ein Helligkeitssensor zur Überwachung der Helligkeit der Lichtquelle, z.B. eine Monitor-Meßdiode, woraus sich auch die Möglichkeit einer Konstantregelung ergibt .
Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Einstrahlungsstelle einem Finger oder der Handinnenfläche eines Menschen zugeordnet ist und zugleich optisch berührungslos mit einem Papillarliniensensor die charakteristischen Linienmuster erfaßt werden, da so die Integration der Kontrolle der Zugangsberechtigung mit der Kontrolle hinsichtlich der Tauschungsversuche in einer Vorrichtung erfolgt. Insbesondere ergeben sich Vorteile, weil die beiden berührungslos durchzuführenden Messungen hinsichtlich der Lebenderkennung und der biometrischen Identifizierung quasi zeitgleich erfolgen bei enger räumlicher Kopplung der Meßgebiete.
Übereinstimmende räumliche Meßgebiete sind erreichbar, wenn ein Strahlteiler zur Einblendung des von der
Lichtquelle erzeugten und des zu messenden Streulichtes in den objektseitigen Strahlengang des Papillarliniensensors vorgesehen ist. Möglich und bevorzugt ist es gleichfalls, wenn der Detektor durch die Kamera des Papillarliniensensors gebildet ist, wobei die Kamera zur Aufnahme des von der Detektionsstelle abgestrahlten Streulichts vorgesehen ist. Bei Benutzung der Kamera als Papillarliniensensor ist es auch vorteilhaft, wenn zusätzlich zum Meßfleckbild auch das Beleuchtungsmuster auf der Haut mit aufgenommen und im Bild gemessen wird. In diesem Fall tritt die mit Volumenstreuung überlagerte Streuung an der Oberfläche der Einstrahlungsstelle als Referenzgröße auf und eine
Stabilisierung oder Kontrolle der Lichtquelle ist nicht unbedingt erforderlich.
Günstig bei Benutzung der Kamera des Papillarliniensensors ist es weiterhin, wenn im Beleuchtungsstrahlengang des
Streulichtsensors und vor der Kamera jeweils in gekreuzter Stellung ein Polarisationsfilter angeordnet ist, da so bei der Erfassung der Papillarlinienmuster Glanzeffekte vermieden werden können. Es bietet sich an und ist vorteilhaft, als Papillarliniensensor den in DE 198 18 229 AI beschriebenen Sensor zu benutzen, da hierbei ohnehin ein Polarisationsfilter vor der Kamera vorgesehen ist und eine photometrische Auswertung des Meßfleckbildes möglich ist.
Eine einfache und raumsparende Beleuchtungsanordnung kann realisiert werden, wenn daß der Linse eine zentrale kreisförmige Abbiendung zugeordnet ist, und wenn mehrere Lichtquellen in unterschiedlichen Abständen auf der optischen Achse angeordnet sind. Hierbei wird ausgenutzt, daß eine gewisse Unscharfe des Beleuchtungsmusters auf der Haut nicht störend ist, so daß durch diesen Aufbau in einfacher Weise ein Mehrzahl von Ringbildern erzeugt wird, wobei lediglich zu beachten ist, daß die Abbiendung gegenüber der Meßkamera bzw dem Detektor genügend groß ist.
Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorgänge beim Beleuchten von Haut,
Fig. 2 eine grafische Darstellung der Intensität des
Streulichts in Abhängigkeit des Abstandes r der Detektionsstelle von der Einstrahlungsstelle, dargestellt für drei unterschiedliche Wellenlängen,
Fig. 3 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung der
Überlagerung zweier Streufunktionen von im Abstand 2 R angeordneten Einstrahlungsstellen,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kreisringes mit der im Zentrum angeordneten Detektionsstelle,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in unterschiedlichen Beleuchtungsringen angeordneten Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen,
Fig. 6 eine zu Fig. 5 vergleichbare Darstellung einer alternativen, totalreflektierende Rohrstücke nutzenden Ausführungsform, Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer nochmals anderen Ausführungsform mit einem Lichtleiter und einem integrierten Bauteil zur Detektion und Auswertung der Streufunktion mittels Komparator,
Fig. 8 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung mit der Verwendung eines Spiegels im Beleuchtungsstrahlengang zur Verkürzung der Bauform,
Fig. 9 einen einfachen Aufbau zur Erzeugung mehrerer
Ringmuster unter Verwendung einer Abbiendung, und
Fig.10 eine alternative Anordnung der Lichtquellen und des Detektors zur Zusammenwirkung mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Papillarlinien eines Fingers .
In Fig. 1 ist vereinfacht die Entstehung des Streulichts 7 dargestellt, wenn an der Einstrahlungsstelle 1 ein Lichtstrahl 2 einer bestimmten Intensität und Wellenlänge eingestrahlt wird. Ein Teil dieses Lichtstrahles 2 wird an der Oberfläche 4 der Haut 5 diffus reflektiert, wodurch das Lichtbündel 6 entsteht. Der andere Teil des
Lichtstrahls 2 tritt durch die Oberfläche 4 hindurch in das Gewebe der Haut 5 ein und verteilt sich dort durch Vielfachstreuung. Ein Bruchteil dieses in der Haut 5 gestreuten Lichtes tritt aus der Hautoberfläche 4 als sichtbares Streulicht 7 wieder aus, wobei die Intensität dieses Streulichtes 7 in charakteristischer Weise gemäß der Streufunktion S von dem Abstand der Austrittsstelle von der Einstrahlungsstelle 1 sowie der Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes abhängt. Diese zu einer Streufunktion S führende gesetzmäßige Abhängigkeit, verursacht durch die optischen Materialeigenschaften der Haut 5, ist in Fig. 2 für 3 unterschiedliche Wellenlängen schematisch dargestellt. Zur Erzielung eines ausreichend großen Signal-Rausch-Verhältnisses und zur Mittelwertbildung über Gewebsinhomogenitäten wird das Licht in einem einem Kreisring entsprechenden Beleuchtungsmuster 8 auf die Haut 5 eingestrahlt, so daß die Einstrahlungsstelle 1 die Form dieses Kreisringes hat. Die Detektionsstelle 9 ist dabei dem Zentrum dieses Kreisringes zugeordnet, wie dies in Fig. 4 dargestellt wird. Dieses Beleuchtungsmuster in Form eines Kreisringes führt zu einer Überlagerung sämtlicher Streufunktionen, die sich ergeben, wenn man die in Fig. 3 dargestellten Streufunktionen um eine durch deren halben Abstand gehenden Achse dreht, mit dem Ergebnis, daß im Zentrum eine relativ große Intensität zur Verfügung steht.
Fig. 5 zeigt den apparativen Aufbau, mit dem das Verfahren zur Erkennung natürlicher Haut 5 durchgeführt werden kann, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gleichmäßig über den Umfang zweier konzentrisch zueinander angeordneter Kreise angeordnete Lichtquellen 10,11 unterschiedlicher Wellenlänge aufweist, wobei dem inneren Kreis die
Lichtquellen 10 zugeordnet sind, die Licht erzeugen, dessen Streufunktion S stärker abfällt, z.B. relativ kurzwelliges sichtbares oder relativ langwelliges infrarotes Licht .
Nach einem nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist es alternativ möglich, die Lichtquellen 10,11 unterschiedlicher Wellenlängen auf einem einzigen Kreis anzuordnen, wobei in diesem Fall das Zahlenverhältnis der Lichtquellen 10,11 der Streufunktion S angepaßt ist, also z.B. mehr kurzwellige als langwellige Lichtquellen 10,11 für sichtbares Licht verwendet werden.
Das von den Lichtquellen 10,11 emittierte gebündelte, durch Pfeile 12 angedeutete Licht ist auf eine Linse 13 gerichtet, die die Lichtquellen 10,11 als Elemente 3 der Beleuchtungsringe auf die Haut 5 abbildet. Das an der
Detektionsstelle 9 austretende Streulicht 7 wird mit einer kleinen Meßkamera 14 gemessen, die sich in einer zentralen Bohrung der Linse 13 befindet, wobei die Meßkamera 14 aus dem Objektiv 25 sowie einem Detektor 20 am Ort des Meßfleckbildes besteht.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von dem aus Fig. 5 hinsichtlich der Gestaltung der Beleuchtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 10,11 auf die Eintrittsflächen zweier zusammengesteckter Rohrstücke als Beleuchtungsringe 15,16 gerichtet, in denen das Licht aufgrund der Totalreflexion zur anderen Seite, der Austrittsfläche geleitet wird. Beispielhaft bestehen die Rohrstücke aus optischem Werkstoff wie Acrylglas . Die Austrittsflächen sind leicht aufgerauht, um so zwei annähernd gleichmäßig ausgeleuchtete ringförmige Quellen zu erzeugen, die bezüglich der Meßgenauigkeit günstiger sind als durch Lücken getrennte Ringabschnitte. Fig. 7 zeigt die Möglichkeit, den Detektor 20 nicht am Ort des
Meßfleckbildes vorzusehen, sondern am Ende eines Lichtleiters 19 in einem Gehäuse 17, das sich im Inneren der Rohrstücke befindet, wobei dieses Gehäuse 17 zugleich auch die weiteren erforderlichen Bauteile zur Komplettierung der Vorrichtung beinhaltet, wie beispielsweise den Komparator, die Stromversorgung und dergl .
Das Gehäuse muß nicht zwingend im Inneren der Rohrstücke angeordnet sein. Fig. 8 zeigt die Verwendung eines flexiblen Lichtleiters 19, der zu dem an abweichender, prinzipiell an beliebiger Stelle plazierten Detektor 20 führt. Fig. 8 zeigt auch die Verwendung eines Spiegels 21 im Strahlengang zwischen den Lichtquellen 10,11 und der Linse 13 , um so eine kompaktere Bauform der Vorrichtung zu erreichen. Nicht dargestellt ist die Anordnung eines Spektrometers im Strahlengang vor dem Detektor 20, um eine wellenabhängige Auswertung der Streulichtintensität zu ermöglichen, auch ohne spezielle Wahl der
Lichtquelle 10,11, die dementsprechend breitbandig gewählt sein kann. Gleichfalls nicht gezeigt ist die Anordnung eines Strahlteilers zur Einblendung des von der Lichtquelle 10,11 erzeugten Lichts in den objektseitigen Strahlengang des Papillarliniensensors 24, wodurch die Messungen zur Lebenderkennung und Personenidentifikation an der identischen Stellung ausgeführt werden können, und zwar prinzipiell auch mit demselben Detektor 20, nämlich der Kamera 22 des Papillarliniensensors 24, der aus der DE 198 18 229 AI bekannt ist und daher hier nicht im einzelnen beschrieben werden muß. Fig. 9 zeigt schematisch den vorbekannten Papillarliniensensor 24, mit dem optisch berührungslos insbesondere "Fingerabdrücke" erfaßt werden können. Das Papillarlinienmuster wird durch die
Lichtquelle 10,11 ausgeleuchtet und mit der Kamera 22 erfaßt, wobei sowohl im Beleuchtungsstrahlengang und im Detektionsstrahlengang jeweils ein Polarisationsfilter 23 angeordnet ist . Je nach Orientierung der Polarisationsfilter 23 kann das Oberhautmuster bzw. das Unterhautmuster erfaßt werden, wobei wegen Einzelheiten wiederum auf die DE 198 18 229 AI verwiesen wird. Bei der Streulichtmessung wird nur das Licht gemessen, das mit geänderter Polarisation gestreut wird, wozu die Einstellung der Polarisationsrichtung der Polarisationsfilter 23 ungleichsinnig gewählt wird. Das Signal der aufnehmenden Kamera 22 wird dann auch hinsichtlich der Streueigenschaften natürlicher Haut 5 ausgewertet .
Wenn man die Tatsache berücksichtigt, daß eine gewisse Unscharfe des Beleuchtungsmusters 8 auf der Haut nicht störend ist, kann die in Fig. 9 dargestellte, relativ einfache und raumsparende Beleuchtungsanordnung realisiert werden.
Die Lichtquelle 10 wird durch die Linse 13, die mit einer zentralen kreisförmigen Abbiendung 27 versehen ist, wobei letztere größer als die Meßkamera 14 ist, defokussiert auf die Haut abgebildet. Wegen der wirksamen ringförmigen Pupille der Linse 13 ist das defokussierte Bild der Lichtquelle 10 ebenfalls ringförmig. Die zweite Lichtquelle 11 mit einer anderen Wellenlänge wird auf der optischen Achse vor oder hinter der ersten Lichtquelle 10 positioniert, so daß ein zweiter konzentrischer Beleuchtungsring erzeugt wird. Es können so mehrere Lichtquellen 10,11 auf der Achse angeordnet werden, die eine entsprechende Anzahl von Ringbildern erzeugen. Die Positionen der Lichtquellen 10,11 ergeben sich aus den gewählten Ringradien. Die Unscharfe und die Ringbreite nehmen zwar mit wachsendem Ringradius R zu. Dies ist aber weitgehend tolerierbar und kann in die geometrischen Überlegungen zum Entwurf der Anordnung miteinbezogen werden. Es ist, was den Abstand der Lichtquellen 10,11 betrifft, konstruktiv von Vorteil, wenn man positive und negative Defokussierungen miteinander kombiniert.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erkennung natürlicher Haut (5), bei dem die Hautoberfläche (4) mit Licht aus dem sichtbaren oder angrenzenden Bereich an einer
Einstrahlungsstelle (1) beleuchtet wird, bei dem der Teil des an der Einstrahlungsstelle (1) durch die Hautoberfläche (4) eintretenden, in der Haut (5) gestreuten und aus der Hautoberfläche (4) wieder austretenden Lichtes als Streulicht (7) an einer Detektionsstelle (9) mit einem Detektor (20) detektiert wird, und bei dem das von dem Detektor (20) erfaßte Signal einem Komparator zugeführt und mit hinterlegten Daten verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsstelle (9) an anderer Stelle als die Einstrahlungsstelle (1) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle (1) Licht aus einem begrenzten Spektralbereich verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle Licht aus einem Spektralbereich verwendet wird, in dem die Absorption und/oder Streuung eines natürlich in der Haut vorkommenden Naturstoffes charakterischtische Werte annimmt .
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder , dadurch gekennzeichnet, daß mehrere begrenzte Spektralbereiche zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle (1) verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht aus den Spektralbereichen um 600 nm und um 800 nm zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle (1) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht aus dem Spektralbereich um 1250 nm zur Beleuchtung der Einstrahlungsstelle (1) verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Streulicht (7) an mehreren räumlich unterschiedlichen Detektionsstellen (9) detektiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsstellen (9) einen unterschiedlichen Abstand zur Einstrahlungsstelle (1) aufweisen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Lichtes zeitlich moduliert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Streulicht (7) über einen Lichtleiter (19) dem Detektor (20) zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstrahlungssteile (1) einem Finger oder der Handinnenfläche eines Menschen zugeordnet und zugleich optisch berü rungslos mit einem Papillarliniensensor die charakteristischen Linienmuster erfaßt werden.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (10,11) zur Beleuchtung der
Hautoberfläche an der Einstrahlungsstelle (1) , ein Detektor (20) zur Detektion des an der Detektionstelle (9) emittierten Streulichtes (7) und eine als Komparator fungierende Datenverarbeitungseinheit, insbesondere ein Mikroprozessor, vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10,11) auf der Haut (5) ein einem angenäherten oder vollständigen Kreisring entsprechendes Beleuchtungsmuster (8) erzeugt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtquelle (10,11) ein Beleuchtungsring (15,16) zugeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsstelle (9) dem Zentrum des Kreisringes zugeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtquellen (10,11) in dem Beleuchtungsring (15,16) angeordnet sind, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Lichtquellen (10,11) einer
Wellenlänge mit dem Streu- und Absorptionsvermögen der Haut (5) bei dieser Wellenlänge abgestimmt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des
Beleuchtungsmusters (8) auf die von der Lichtquelle (10,11) emittierte Wellenlänge und dem damit korrelierten Streu- und Absorptionsvermögen der Haut (5) abgestimmt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordnete Beleuchtungsringe (15,16) vorgesehen sind, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden als Lichtquellen (10,11) vorgesehen sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Laser als Lichtquellen (10,11) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beleuchtungsring (15,16) durch ein totalreflektierendes Rohrstück aus einem optischen Werkstoff gebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linse (13) zur Abbildung der Lichtquelle (10,11) auf die Haut (5) vorgesehen ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß einer zentralen Bohrung der Linse (13) der Detektor (20) zugeordnet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spiegel (21) im Strahlengang zwischen den Lichtquellen (10,11) und der der Abbildung des Beleuchtungsmusters (8) auf die Haut (5) dienenden Linse (13) angeordnet ist, der den Strahlengang so umlenkt, daß die Linse (13) benachbart zum oder im Inneren des Rohrstücks angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsmuster (8) mittels eines Projektors an der
Einstrahlungsstelle (1) erzeugt wird.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsmuster (8) mittels eines Laser-Mustergenerators, inbesondere eines Laserdioden-Kreisprojektors erzeugt wird.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleiter (19) zur Zuführung des Streulichtes (7) zum Detektor (20) vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (19) flexibel ausgeführt ist und zu dem an beliebiger Stelle angeordneten Detektor (20) führt .
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang vor dem Detektor (20) ein Spektrometer angeordnet ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (20) durch ein Photodioden-Array (PDA) gebildet ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (20) durch ein Charged-Coupled Device (CCD) gebildet ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein Monitorsensor zur Überwachung der Helligkeit der Lichtquellen (10,11) vorgesehen ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papillarliniensensor (24) mit einer Kamera (22) zur optisch berührungslosen Erfassung der charakteristischen Linienmuster der Haut (5) vorgesehen ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlteuer zur Einblendung des von der Lichtquelle (10,11) erzeugten Lichts und des zu messenden Streulicht in den objektseitigen Strahlengang des Papillarliniensensors (24) vorgesehen ist.
37. Vorrichtunng nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (20) durch die
Kamera (22) des Papillarliniensensors (24) gebildet ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (22) zur Aufnahme sowohl des
Beleuchtungsmusters (8) als auch des von der Detektionsstelle (9) abgestrahlten Streulichts (7) vorgesehen ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß im
Beleuchtungsstrahlengang und im Detektionsstrahlengang jeweils ein Polarisationsfilter (23) angeordnet ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Linse (13) eine zentrale kreisförmige Abbiendung (27) zugeordnet ist, und daß mehrere Lichtquellen (10,11) in unterschiedlichen Abständen auf der optischen Achse angeordnet sind.
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