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DE102011051610A1 - Venensensor mit Abschirmung - Google Patents

Venensensor mit Abschirmung Download PDF

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DE102011051610A1
DE102011051610A1 DE102011051610A DE102011051610A DE102011051610A1 DE 102011051610 A1 DE102011051610 A1 DE 102011051610A1 DE 102011051610 A DE102011051610 A DE 102011051610A DE 102011051610 A DE102011051610 A DE 102011051610A DE 102011051610 A1 DE102011051610 A1 DE 102011051610A1
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DE
Germany
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sensor
electromagnetic radiation
frequency range
housing
receiving surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011051610A
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English (en)
Inventor
Alexander W. Dr. Lenhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ICOGNIZE GmbH
Original Assignee
ICOGNIZE GmbH
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Publication date
Application filed by ICOGNIZE GmbH filed Critical ICOGNIZE GmbH
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Priority to DE202011109909U priority patent/DE202011109909U1/de
Priority to EP11764524.2A priority patent/EP2622539A1/de
Priority to PCT/EP2011/066721 priority patent/WO2012041826A1/de
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Venenstruktur mit einem Sensor (1) zur Messung elektromagnetischer Strahlung in einem festgelegten Frequenzbereich, der eine die Strahlung aufnehmende Fläche (2) aufweist, einem Gehäuse (3), das einen für elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich transparenten Abschnitt aufweist, und einer Einrichtung (4) zur Projektion eines elektromagnetischen Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich, das sich mit dem Abstand zum Sensor (1) ändert. Der Sensor (1) ist so in dem Gehäuse (3) angeordnet, dass elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich durch den transparenten Abschnitt des Gehäuse (3) auf die aufnehmende Fläche (2) des Sensors (1) fällt und dieser so im Betrieb der Vorrichtung die Venenstruktur eines Körperteils (6) erfassen kann, das in einem vordefinierten Abstand vor dem Sensor (1) positioniert ist. Dabei wird das Strahlungsmuster (5) auf eine mit dem Körperteil (6) mitbewegbare Oberfläche projiziert. Das Gehäuse (3) weist einen Abschattungsabschnitt (7) auf, der sich ausgehend von der die Strahlung aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) dergestalt erstreckt, dass er den Sensor (1) zumindest teilweise gegenüber auf das Gehäuse (3) fallender elektromagnetischer Strahlung (8) abschattet. In montiertem Zustand der Vorrichtung an einem Halteelement (10) ist die aufnehmende Fläche (2) des Sensors (1) im Wesentlichen dem Boden zugewandt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Venenstruktur mit einem Sensor zur Messung elektromagnetischer Strahlung in einem festgelegten Frequenzbereich, der eine die Strahlung aufnehmende Fläche aufweist, einem Gehäuse, das einen für elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich transparenten Abschnitt aufweist, und einer Einrichtung zur Projektion eines elektromagnetischen Strahlungsmusters im sichtbaren Frequenzbereich, das sich mit dem Abstand zum Sensor ändert, wobei der Sensor so in dem Gehäuse angeordnet ist, dass elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich durch den transparenten Abschnitt des Gehäuse auf die aufnehmende Fläche des Sensors fällt und dieser so im Betrieb der Vorrichtung die Venenstruktur eines Körperteils erfassen kann, das in einem vordefinierten Abstand vor dem Sensor positioniert ist, wobei das Strahlungsmuster auf eine mit dem Körperteil mitbewegbare Oberfläche projiziert wird.
  • Verfahren zur Personenidentifikation, die auf der Erkennung individueller biometrischer Merkmale einer Person beruhen, sind heutzutage im Bereich der Sicherheitstechnik weit verbreitet. Insbesondere bei der Zugangssicherung von Gebäuden und Einrichtungen, aber auch für die Zugangssicherung von elektronischen Geräten wie Notebooks, PDAs oder Mobiltelefonen hat sich die Erkennung von individuellen biometrischen Merkmalen als sehr vorteilhaft erwiesen. Der Vorteil einer Identifikation basierend auf biometrischen Daten gegenüber einer Identifikation basierend auf Kennwörtern oder Identifikationskarten beruht in erster Linie auf der Tatsache, dass bei der Identifikation mit biometrischen Daten je nach Verfahren mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden kann, dass die Person, die die Identifikationsmerkmale vorweist, auch tatsächlich mit der Person identisch ist, die zum Zutritt berechtigt ist. Passwörter oder Identifikationskarten können dem gegenüber nur sicherstellen, dass sich die Person, der der Zugang gewährt wird, im Besitz eines validen Zugangsberechtigungsnachweises befindet. Ob diese Person auch der Eigentümer des Zugangsberechtigungsnachweises ist, oder ob sie sich diesen vielmehr widerrechtlich angeeignet hat, kann beispielsweise im Falle gestohlener Passwörter oder Identifikationskarten kaum geprüft werden.
  • Bei der Personenerkennung mittels biometrischer Daten unterscheidet man im Allgemeinen zwischen berührungslosen und nicht berührungslosen Verfahren. Personenerkennungsverfahren kommen häufig in Bereichen zum Einsatz kommen, in denen eine größere Anzahl Menschen dieselbe Kontrolleinrichtung passieren muss. Der Vorteil von berührungslosen Erkennungsverfahren liegt in diesem Fall in der Vermeidung einer Kontamination der Berührungsflächen beispielsweise durch Krankheitserreger.
  • Für eine Identifikation mit Hilfe biometrischer Daten greift man heutzutage vor allem auf die Erfassung von Fingerabdrücken, Bildern der Augeniris oder Infrarotaufnahmen der Handvenen zurück. Dabei zählt man die Erfassung der Fingerabdrücke im Allgemeinen zu den nicht berührungslosen Erkennungsverfahren. Üblicherweise ist es notwendig zur Erkennung von Fingerabdrücken einen oder mehrere Finger einer Hand auf eine Sensoroberfläche zu pressen. Im Gegensatz zu den Fingerabdrücken werden die Erkennung von Bildern der Augeniris sowie Infrarotaufnahmen der Handvenen als berührungslose Erkennungsverfahren eingestuft. Möchte man eine Person anhand ihrer Augeniris bzw. ihrer Handvenenstruktur identifizieren, so ist es notwendig, dass die entsprechende Person ihr Auge bzw. ihre Hand in einer exakt vorbestimmten Position gegenüber einem Erkennungssensor positioniert. Zu diesem Zwecke greift man für die Augeniriserkennung häufig auf Halte- bzw. Stützvorrichtungen für den Kopf zurück. Somit ist auch die Erkennung der Augeniris nur unter Vorbehalt als berührungslos einzustufen. Im Gegensatz dazu stellt die Erkennung der Handvenenstrukturen ein vollständig berührungsloses Verfahren dar.
  • Da die Handvenenstruktur einen sehr hohen Individualitätsgrad besitzt, bietet sie sich als charakteristisches Identifikationsmerkmal für die Erkennung von Personen an. Zum Zwecke der Erkennung mittels Infrarotaufnahme der Venenstruktur muss die Hand dabei typischerweise in einem Abstand von etwa 5 bis 20 cm zu einer Sensoroberfläche positioniert werden. Üblicherweise reicht es zur Erkennung aus, dass die Hand für etwa eine Sekunde an einer Position mit einer Unsicherheit von etwa ±10 mm gehalten wird.
  • Für eine exakte berührungslosen Positionsfindung bietet sich die Projektion eines sich mit Abstand zur Sensoroberfläche verändernden optischen Musters auf eine mit dem zu scannenden Körperteil, in diesem Fall der Hand, mitbewegbare Oberfläche an. Für die Erfassung der Handvenenstruktur kann dies beispielsweise die Handinnenfläche sein. Die zu identifizierende Person kann somit ihre Hand in der Nähe des Sensors derart positionieren, dass sich auf ihrer Handoberfläche ein vordefiniertes Muster einstellt. Das einzustellende Muster kann beispielsweise zur Erläuterung neben dem Sensorgerät dargestellt sein oder angezeigt werden. Sobald das projizierte Muster auf der Oberfläche die angegebene bzw. vorbestimmte Form angenommen hat, weiß die Person dass sie ihre Hand an der korrekten Stelle positioniert hat. Denkbar wäre es auch, dass das projizierte Muster von einer zweiten Erkennungsvorrichtung automatisch erfasst und die zu identifizierende Personen beispielsweise über akustische Rückkopplungssignale über die Position ihrer Hand informiert wird. Eine derartige erweiterte Erkennungseinrichtung würde sich zum Beispiel für sehbehinderte Menschen anbieten.
  • Obwohl die Handvenenstruktur aufgrund ihrer sehr hohen Diskriminierbarkeit eine hohe Effizienz bei der Erkennung individueller Personen besitzt, kann es dennoch zu Problemen bei den Infrarotaufnahmen kommen, wenn Hintergrundstrahlung der Umgebung zu einem starken Hintergrundrauschen des Sensorsignals führt. Dieses Problem stellt sich insbesondere beim Außeneinsatz eines Handvenensensors, beispielsweise neben einem Gebäudeeingang. Eine mögliche Quelle der die Erfassung der Handvenenstruktur störenden Hintergrundstrahlung wäre in diesem Fall die Sonnenstrahlung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Störungen des Messsignals aufgrund von Hintergrundstrahlung durch eine geeignete Ausgestaltung der Erfassungsvorrichtung zu minimieren.
  • Erfindungsgemäß wird eine Minimierung des Hintergrundrauschens dadurch erreicht, dass das Gehäuse einen Abschattungsabschnitt aufweist, der sich ausgehend von der die Strahlung aufnehmenden Fläche des Sensors dergestalt erstreckt, dass er den Sensor zumindest teilweise gegenüber auf das Gehäuse fallender elektromagnetischer Strahlung abschattet. Zu diesem Zwecke muss der Abschattungsabschnitt nicht transparent sein für elektromagnetische Strahlung in dem von dem Sensor erfassten Frequenzbereich. Durch diesen Überstand des Gehäuses wird die Sensoroberfläche insbesondere gegenüber seitlicher Streustrahlung abgeschirmt.
  • Der Sensor ist ein technisches Bauteil, das elektromagnetische Strahlung in einem festgelegten Frequenzbereich erfassen kann. Da eine Venenstruktur erfasst werden soll, die Wärmestrahlung im Infrarotbereich aussendet, ist der erfasste Frequenzbereich folglich der Infrarotbereich. Zum Aufnehmen einfallender Infrarotstrahlung weist der Sensor eine Fläche auf, die diese Strahlung möglichst vollständig aufnimmt. Die auf dieses Fläche einfallende Infrarotstrahlung stellt das Eingangssignal dar und wird von dem Sensor in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt, das Informationen über das zweidimensionale Intensitätsmuster der einfallenden Infrarotstrahlung auf der Fläche und somit die Venenstruktur, die dieses Intensitätsmuster der Infrarotstrahlung hervorruft, umfasst.
  • Der transparente Abschnitt des Gehäuses ist ein Abschnitt, der durchlässig ist für Infrarotstrahlung. Dabei besteht dieser Abschnitt typischerweise aus einem anderen Material, bzw. einer anderen Materialkombination als das restliche Gehäuse, das erfindungsgemäß zumindest teilweise in Form des Abschattungsabschnittes undurchlässig für Infrarotstrahlung ist. Im einfachsten Fall besteht der transparente Abschnitt einfach aus einer Ausnehmung im Gehäuses, so dass er durchlässig ist für elektromagnetische Strahlung in jedem Frequenzbereich und insbesondere für solche im Infrarotbereich. Der transparente Abschnitt kann aber beispielsweise auch aus für Infrarotstrahlung transparentem Quarzglas bestehen.
  • Es empfiehlt sich, dass der Abschattungsabschnitt bezüglich der Sensoroberfläche aufnahmeseitig um eine Höhe H = α × D senkrecht über die von der Sensoroberfläche festgelegte Ebene E hervorsteht. Hierbei ist D die maximale Entfernung vom höchsten Punkt des Abschattungsabschnitts über die Ebene E bis zu einem Rand der Sensoroberfläche. Eine vorteilhafte Abschirmung bei gleichzeitig kompakter Ausgestaltung der Vorrichtung wird, wie sich gezeigt hat, erreicht, wenn α zwischen 0,35 und 0,65, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6 und am besten zwischen 0,45 und 0,55 beträgt.
  • Um den von der Sensoroberfläche erfassten Ausschnitt der Handfläche trotz der Abschirmung in einer für die Erkennung vorteilhaften Größendimension zu halten, empfiehlt es sich, dass die Sensoroberfläche von ebenen Innenflächen des Abschattungsabschnitts des Gehäuses eingefasst ist. Dabei sollte sich der Abschattungsabschnitt des Gehäuses ausgehend von der Sensoroberfläche pyramidenstumpfförmig erweitern. Bei einer alternativen, ebenfalls effizienten Ausgestaltungsform erweitert sich der Abschattungsabschnitt von der Sensoroberfläche ausgehend kegelstumpfförmig nach außen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die die Sensoroberfläche einfassenden Innenflächen des Abschattungsabschnitts des Gehäuses mit der Ebene E der Sensoroberfläche einen Winkel von 30° bis 60°, vorzugsweise von 40° bis 50° und am besten von 45° einschließen.
  • Eine zusätzliche Reduktion der Hintergrundstrahlung, insbesondere der Sonnenstrahlung, kann dadurch erreicht werden, dass die Sensoroberfläche in montiertem Zustand der Vorrichtung an einem Halteelement im Wesentlichen dem Boden zugewandt ist. Durch diese Orientierung weg von der Hauptstörquelle außerhalb von Gebäuden, d. h. der Sonne, kann die Intensität der Störsignale deutlich reduziert werden.
  • Als vorteilhaft für die Erfassung von Venenstrukturen hat es sich dabei erwiesen, wenn die Sensoroberfläche in montiertem Zustand der Vorrichtung an einem Halteelement mit einem Lot einen Winkel von 90° bis 45°, vorzugsweise von 80° bis 55° und am besten von 70° bis 65° einschließt.
  • Für die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung empfiehlt es sich, dass die Einrichtung zur Projektion des elektromagnetischen Strahlungsmusters Lichtstrahlen im sichtbaren Frequenzbereich erzeugen. Durch die Reflektion der Lichtstrahlen auf der Handoberfläche ist das projizierte Strahlungsmuster leicht mit dem menschlichen Auge zu erkennen.
  • Hierbei sollte die Einrichtung zur Projektion des optischen Musters so angeordnet und ausgestaltet sein, dass die von ihr ausgehenden Lichtstrahlen in einem für die Aufnahme einer Venenstruktur vorteilhaften Abstand ein charakteristisches elektromagnetisches Strahlungsmuster erzeugen. Dieses Strahlungsmuster sollte sich von dem bei anderen Abständen erzeugten Muster für das bloße menschliche Auge unterscheiden. Somit weiß die zu identifizierende Person sobald sich das gewünschte charakteristische Strahlungsmuster beispielweise auf ihrer Handfläche eingestellt hat, dass sich ihre Hand in der für die Messung korrekten Position befindet. Ein derartiges Strahlungsmuster lässt sich besonders einfach dadurch realisieren, dass sich die von der Einrichtung zur Projektion ausgehenden Lichtstrahlen in maximal drei oder vorzugsweise nur einem gemeinsamen Punkt im Raum vor der Sensoroberfläche schneiden. Befindet sich der Schnittpunkt der Lichtstrahlen in einem für die Messung bevorzugten Abstand zur Sensoroberfläche, ist das gewünschte Strahlungsmuster durch eine leicht zu erkennende minimale Anzahl an projizierten Punkten charakterisiert. Im einfachsten Fall ist dies dann ein einziger Punkt.
  • Dabei ist die Einrichtung zur Mustererzeugung idealer Weise so ausgerichtet, dass sich das im gewünschten Abstand zu erzeugende charakteristische elektromagnetische Strahlungsmuster im Bereich einer vom Schwerpunkt der Sensoroberfläche ausgehenden Normalen vor der Sensoroberfläche befindet. Dadurch kann selbst im Falle nur eines einzigen Schnittpunkts eine zentrierte Ausrichtung der Hand vor der Sensoroberfläche einfach erreicht werden.
  • Die Einrichtung zur Projektion des elektromagnetischen Strahlungsmuster im sichtbaren Frequenzbereich kann dabei seitlich neben der Sensoroberfläche vorgesehen sein. Für eine kompakte Bauweise der Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Handvenenstrukturen empfiehlt es sich, die Einrichtung zur Projektion eines elektromagnetischen Strahlungsmuster im sichtbaren Frequenzbereich an dem Gehäuse anzubringen.
  • Um gegebenenfalls auch übermäßige Verschwenkungen der Hand aus einer Ebene parallel zur Sensoroberfläche erkennen zu können, empfiehlt sich eine möglichst symmetrische Anordnung von Einrichtungen zur Projektion des elektromagnetischen Strahlungsmuster im sichtbaren Frequenzbereich. Somit kann sichergestellt werden, das sich das projizierte Muster ändert, unabhängig davon in welche Richtung die Hand aus der Parallelebene verschwenkt wird. Daher ist es von Vorteil, wenn mehrere Einrichtungen entlang des Umfangs der Sensoroberfläche in etwa gleichen Winkelabständen um den Schwerpunkt der Sensoroberfläche verteilt angeordnet sind.
  • Ein weiterer Vorteil ist es, wenn die Einrichtung zur Projektion des elektromagnetischen Strahlungsmuster im sichtbaren Frequenzbereich eine optische Kollimatoreinrichtung umfasst. Durch die Verwendung von Kollimatoren lässt sich die Streuweite der Lichtstrahlen reduzieren, wodurch das projizierte Strahlungsmuster schärfer wird und die Abstandbestimmung somit präziser.
  • Besonders einfach, kostengünstig und wartungsarm lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Handvenenstrukturen produzieren, wenn die Einrichtung zur Projektion des elektromagnetischen Strahlungsmuster im sichtbaren Frequenzbereich eine Leuchtdiode ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibungen einer bevorzugten Ausführungsform sowie der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Venenstrukturerfassung,
  • 2 Detailansichten des Abschattungsabschnitts der Vorrichtung aus 1,
  • 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in montiertem Zustand,
  • 4 eine Vorrichtung mit beispielhaftem Strahlungsmuster und
  • 5 eine vorzugsweise Anordnung einer Hand relativ zur erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Venenstrukturerfassung zu sehen. Diese besteht aus einem für Infrarotstrahlung undurchlässigen Gehäuse 3 mit ebenen Flächen, das einen Sensor 1 mit einer Sensoroberfläche 2 zur Aufnahme elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich einfasst. Hierbei besteht der transparente Gehäuseabschnitt aus einer Ausnehmung im Gehäuse 3. Diese Ausnehmung könnte in einer vorteilhaften Abänderung der vorliegenden Ausführungsform zum Schutz des Sensor 1 mit einem für Infrarotstrahlung transparenten Material, beispielsweise Quarzglas, abgedeckt sein. Das Gehäuse 3 weist einen Abschattungsabschnitts 7 auf, der sich ausgehende von der Sensoroberfläche 2 über die von der Sensoroberfläche 2 festgelegte Ebene E erstreckt. Dabei schattet der Abschattungsabschnitt 7 den Sensor 1 zumindest teilweise gegenüber auf das Gehäuse 3 fallender elektromagnetischer Strahlung 8 ab. Die Sensoroberfläche 2 ist von ebenen Innenflächen 9 des Abschattungsabschnitt 7 des Gehäuses 3 eingefasst. Zur Montage der Vorrichtung an einem Haltelement, beispielsweise an einer Wand 7, weist das Gehäuse 3 eine ebene Rückseite auf. Die Ebene E schließt mit der Rückseite des Gehäuses 3 einen spitzen Winkel ein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Sensoroberfläche 2 quadratisch. Der Abschattungsabschnitt 7 wird von Stegen gebildet, die aufnahmeseitig über die Ebene E hervorstehenden und an allen vier Seiten die quadratische Sensoroberfläche 2 umfasst. Jeweils eine Seitenfläche der Stege ist somit identisch mit einer der Innenflächen 9 des Abschattungsabschnitt 7 des Gehäuses 3.
  • Der Abschattungsabschnitt 7 erweitert sich hier pyramidenstumpfförmig nach außen. Im vorliegenden Fall besitzen aufgrund der quadratischen Ausgestaltung der Sensoroberfläche 2 alle vier Stege identische Form und Maße. Außerdem verlaufen gegenüberliegende Steggrate 13 jeweils parallel zueinander.
  • In der Detailansicht in 2a des Abschattungsabschnitts 7 der Vorrichtung aus 1, wird deutlich, dass jeder der Gehäusestege jeweils einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Die dargestellte Schnittansicht verläuft senkrecht zu zwei parallelen Steggraten 13. Die senkrechte Höhe der Stege über der Ebene E ist mit H bezeichnet. Die Höhe lässt sich als H = α × D angeben, wobei D die maximale Entfernung vom höchsten Punkt des Abschattungsabschnitts 7 senkrecht über E bis zu einem Rand der Sensorfläche 2 und α ein dimensionsloser Faktor ist. Die genau Festlegung von D im Fall einer quadratischen Sensoroberfläche 2 mit symmetrischem Abschirmungsabschnitt 7, der sich ausgehend von der Sensoroberfläche 2 pyramidenstumpfförmig nach außen erweitert, wird anhand von 2a und der in 2b abgebildeten senkrechten Ansicht von oben ersichtlich. D bezeichnet entsprechend der oben gegebenen Definition in diesem konkreten Fall den direkten Abstand zwischen einem Schnittpunkt zweier Steggrate und der gegenüberliegenden Ecke der Sensoroberfläche 2.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Venenstruktur 1 ist in 3 in montiertem Zustand an einem Halteelement, hier einer Wand 10, gezeigt. Diese Wand 10 weist vorteilhafterweise eine Wandaussparung 11 unterhalb der Vorrichtung auf, um eine zentrierte Positionierung einer Hand 6 unter dem Sensor 1 zu ermöglichen. Ohne die Aussparung 11 in der Wand 10 müsste das Gehäuse 3 derart ausgestaltet sein, dass ein ausreichender Abstand des Sensors 1 zur Wand 10 gewährleistet wird, damit ausreichend Raum für eine vollständige Positionierung beispielsweise einer Hand 6 unter dem Sensor 1 vorhanden ist. In diesem Fall müsste die Vorrichtung allerdings deutlich größer dimensioniert werden, was sich unter praktischen, finanziellen und ästhetischen Gesichtspunkten als nachteilig erweisen kann. Alternativ müsste der Neigungswinkel der Sensoroberfläche 2 zur Rückseite des Gehäuses 3 spitzer gewählt werden. Dies würde aber zu Problemen mit der Abschattung der Sensoroberfläche 2 führen, da mehr störende Hintergrundstrahlung seitlich auf die Sensoroberfläche 2 einfallen könnte. Der Pfeil 8 zeigt die Einfallsrichtung der Sonnenstrahlen, hier beispielhaft senkrecht von oben, an. Es zeigt sich, dass die Sensoroberfläche 2 der Vorrichtung von den einfallenden Sonnenstrahlen 8 in der dargestellten Ausführungsform annährend vollständig abgewandt ausgerichtet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass kaum Sonnenstrahlen 8 direkt auf die Sensoroberfläche 2 einfallen. Streustrahlung, die beispielsweise vom Boden reflektiert wird, wird durch den Abschattungsabschnitt 7 des Gehäuses 3 abgeschirmt.
  • In 4 ist die Vorrichtung aus 2 in montiertem Zustand an einer Wand 10 montiert zu sehen. Exemplarisch ist in dieser Figur das von einer Einrichtung zur Projektion eines elektromagnetischen Strahlungsmusters im sichtbaren Frequenzbereich erzeugte Strahlungsmuster 5 gezeigt, wobei sich die erzeugten Einzelstrahlen in einem festgelegten Schnittpunkt 12 schneiden, der einen für die Erkennung der Venenstruktur erforderlichen senkrechten Abstand zur Sensoroberfläche 2 aufweist. Somit besteht das Strahlungsmuster in allen Abständen außer dem bevorzugten aus mehreren, im abgebildeten Fall aus vier, Punkten.
  • Eine Hand 6 in bevorzugter Position gegenüber der Sensoroberfläche 2 ist in 5 eingezeichnet. Die Hand 6 befindet sich dabei exakt im Schnittpunkt 11 der Strahlen 5 und somit in einem für die Erkennung vorteilhaften senkrechten Abstand zur Sensoroberfläche 2. Das in dieser Position von der zu erkennenden Person wahrgenommene Strahlungsmuster 5 auf ihrer Handoberfläche ist ein einziger Punkt 11, der sich im Wesentlichen in der Mitte der Handoberfläche befinden sollte. Sobald die Hand 6 aus dieser Position herausbewegt wird, zerfällt das auf die Hand 6 projizierte Strahlungsmuster von einem einzelne Punkt 11 wieder in mehrere Einzelpunkte. Dadurch weiß die zu identifizierende Person, dass sich ihre Hand 6 in einem zur Erfassung der Venenstruktur nicht geeigneten Abstand bzw. in einer nachteiligen Ausrichtung zum Sensor 1 befindet.
  • Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale und Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombination unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sensor
    2
    Sensoroberfläche
    3
    Gehäuse
    4
    Projektionseinrichtung
    5
    Strahlungsmuster
    6
    Hand
    7
    Abschattungsabschnitt
    8
    Hintergrundstrahlung
    9
    Innenfläche
    10
    Wand
    11
    Wandaussparung
    12
    Schnittpunkt
    13
    Steggrat
    E
    Ebene
    H
    Höhe
    D
    Abstand

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Venenstruktur mit einem Sensor (1) zur Messung elektromagnetischer Strahlung in einem festgelegten Frequenzbereich, der eine die Strahlung aufnehmende Fläche (2) aufweist, einem Gehäuse (3), das einen für elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich transparenten Abschnitt aufweist, und einer Einrichtung (4) zur Projektion eines elektromagnetischen Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich, das sich mit dem Abstand zum Sensor (1) ändert, wobei der Sensor (1) so in dem Gehäuse (3) angeordnet ist, dass elektromagnetische Strahlung in dem festgelegten Frequenzbereich durch den transparenten Abschnitt des Gehäuse (3) auf die aufnehmende Fläche (2) des Sensors (1) fällt und dieser so im Betrieb der Vorrichtung die Venenstruktur eines Körperteils (6) erfassen kann, das in einem vordefinierten Abstand vor dem Sensor (1) positioniert ist, wobei das Strahlungsmuster (5) auf eine mit dem Körperteil (6) mitbewegbare Oberfläche projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Abschattungsabschnitt (7) aufweist, der sich ausgehend von der die Strahlung aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) dergestalt erstreckt, dass er den Sensor (1) zumindest teilweise gegenüber auf das Gehäuse (3) fallender elektromagnetischer Strahlung (8) abschattet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschattungsabschnitt (4) aufnahmeseitig um eine Höhe H = α × D senkrecht über die Ebene E hervorsteht, die von der die elektromagnetische Strahlung aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) festgelegt ist, wobei D die maximale Entfernung vom höchsten Punkt des Abschattungsabschnitts (7) senkrecht über E bis zu einem Rand der aufnehmenden Fläche (2) ist und α zwischen 0,35 und 0,65, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6 und am besten zwischen 0,45 und 0,55 beträgt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufnehmende Fläche (2) des Sensors (1) von ebenen Innenflächen (9) des Abschattungsabschnitts (7) des Gehäuses (3) eingefasst ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschattungsabschnitt (7) ausgehend von der aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) pyramidenstumpfförmig nach außen erweitert.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschattungsabschnitt (7) ausgehend von der aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) kegelstumpfförmig nach außen erweitert.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine die aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) einfassende Innenfläche (9) des Abschattungsabschnitts (7) des Gehäuses (3) mit der Ebene E einen Winkel von 30° bis 60°, vorzugsweise von 40° bis 50° und besonders bevorzugt von 45° einschließen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufnehmende Fläche (2) des Sensors (1) in montiertem Zustand der Vorrichtung an einem Halteelement (10) im Wesentlichen dem Boden zugewandt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) in montiertem Zustand der Vorrichtung an einem Halteelement (10) mit einem Lot einen Winkel von 90° bis 45°, vorzugsweise von 80° bis 55° und am besten von 70° bis 65° einschließt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich so angeordnet und ausgestaltet ist, dass die von ihr ausgehenden Lichtstrahlen in einem für die Aufnahme einer Venenstruktur vorteilhaften Abstand ein charakteristisches elektromagnetisches Strahlungsmuster (5) erzeugen, dass sich von dem bei anderen Abständen erzeugten elektromagnetisches Strahlungsmuster (5) für das bloße menschliche Auge unterscheidet.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich seitlich neben der aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich an dem Gehäuse (3) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einrichtungen (4) zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich entlang des Umfangs der aufnehmenden Fläche (2) des Sensors (1) in etwa gleichen Winkelabständen um den Schwerpunkt der Fläche (2) verteilt angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich eine optische Kollimatoreinrichtung umfasst.
  14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Projektion des elektromagnetisches Strahlungsmusters (5) im sichtbaren Frequenzbereich Leuchtdioden aufweist.
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