KR20040025968A - Finger print input apparatus capable of preventing remaining image input - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for inputting an optical fingerprint to prevent the afterimage input is provided to prevent the afterimage input due to an external light source by using a light source difficult to be detected from the outside as an internal light source and making an image sensor react to the internal light source. CONSTITUTION: A light path changer(111) is equipped with a fingerprint input window(110) and changes a light path by reflecting/refracting light. A lighting system(100) includes the internal light source emitting the light of a specified wavelength range from the wavelength range except the wavelength range of the light inputted from the outside and controls the internal light source in order to emit the light to the fingerprint input window. A filter(120) passes only the light corresponding to the wavelength range from the light changing the light path by the light path changer. The image sensor(140) outputs an electric image signal by receiving the light passed the filter. An image processor(150) formalizes the electric image signal output from the image sensor into a digital signal and recognizes a fingerprint pattern by processing the digital signal.

Description

잔상 입력 방지가 가능한 광학식 지문 입력 장치 {FINGER PRINT INPUT APPARATUS CAPABLE OF PREVENTING REMAINING IMAGE INPUT}Optical fingerprint input device which can prevent afterimage input {FINGER PRINT INPUT APPARATUS CAPABLE OF PREVENTING REMAINING IMAGE INPUT}

본 발명은 지문 인식 장치에 관한 것으로, 특히 개인의 손가락 지문이 접촉되는 지문 입력창에 남아 있는 지문(이하 잔류 지문이라고 함)에 의한 잔상이 입력되는 것을 방지하는 광학식 지문 입력 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fingerprint recognition device, and more particularly, to an optical fingerprint input device which prevents an afterimage caused by a fingerprint (hereinafter referred to as a residual fingerprint) remaining in a fingerprint input window in which an individual's finger fingerprint is in contact.

최근 개인을 식별하는 방법으로 생체 인식의 중요성이 점차 확대되고 있다.Recently, the importance of biometrics as a method of identifying an individual is gradually increasing.

생체 인식이란 개인의 독특한 신체 특징 또는 행동 특징을 이용하여 개인 식별을 수행하는 것을 말한다.Biometrics refers to performing personal identification using an individual's unique physical or behavioral characteristics.

이러한 개인의 독특한 특징으로는 손가락 지문, 손의 형상, 눈의 홍채, 얼굴, 손등의 정맥 패턴, 음성 패턴 등으로 다양하며, 각각의 특징마다 사용자 편의성, 친밀도, 인식 성능 등의 차이가 있다.The unique characteristics of the individual include a finger fingerprint, a hand shape, an eye iris, a face, a vein pattern on the back of the hand, a voice pattern, and the like, and each feature has a difference in user convenience, intimacy, and recognition performance.

상기한 개인의 독특한 특징 중 손가락 지문을 통해 개인을 식별하는 지문 인식 장치는 입력된 지문과 미리 등록된 개인의 지문을 비교, 인식하는 장치로서 문이나 금고의 잠금장치, 출입관리, 근태관리, 컴퓨터 액세스 제어 등 다양하게 활용되고 있다.Among the unique features of the individual, the fingerprint recognition device for identifying an individual through a finger fingerprint is a device that compares and recognizes an input fingerprint with a fingerprint of a pre-registered individual, and locks a door or a safe, access management, time and attendance management, and computer. It is widely used for access control.

이러한 지문 인식을 수행하기 위하여 지문을 받아들이는 지문 입력 장치는 크게 광학식과 비광학식으로 나뉘며, 광학식 지문 입력 장치의 경우 프리즘 등에 놓여진 지문에 내부 광원에 의해 생성되는 빛을 비추어 지문의 골(valley)이나 융선(ridge)의 형태에 따라 반사되어 영상 센서에 형성된 지문 영상을 해석하여 미리 저장되어 있는 지문과 대조를 한다.In order to perform the fingerprint recognition, a fingerprint input device which receives a fingerprint is largely divided into optical and non-optical methods, and in the case of an optical fingerprint input device, a fingerprint placed on a prism or the like illuminates a light generated by an internal light source to generate a valley or a fingerprint. According to the shape of the ridge (ridge) is reflected and the fingerprint image formed on the image sensor is analyzed and contrasted with the previously stored fingerprint.

일반적인 광학식 지문 입력 장치에는 흡수식과 산란식이 있다.Typical optical fingerprint input devices include absorption and scattering.

도 1은 일반적인 흡수식 지문 입력 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a general absorption fingerprint input device.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 흡수식 지문 입력 장치는 광원(3), 삼각프리즘(1), 렌즈부(5), 영상센서(7), 영상처리부(11)로 구성된다. 광원(3)은 다수의 LED를 배열하여 사용하고 있고, 삼각프리즘(1)은 직각삼각형으로서 지문의 입력이 없을 때 지문입력창(9) 내부에서 전반사가 일어나는 프리즘이다. 영상센서(7)는 CCD 또는 CMOS 센서 등 입력되는 광량에 따라 상응하는 전기신호를 출력하는 소자인데, 당업자에게 주지된 소자이다. 삼각프리즘(1)의 빗면은 입력하고자 하는 지문을 위치시키는 지문입력창(9)이 되고, 지문입력창(9)의 내면은 전반사를 일으키는 전반사면이 된다.As shown in FIG. 1, a general absorption type fingerprint input device includes a light source 3, a triangular prism 1, a lens unit 5, an image sensor 7, and an image processing unit 11. The light source 3 is used by arranging a plurality of LEDs, and the triangular prism 1 is a right triangle and is a prism in which total reflection occurs inside the fingerprint input window 9 when there is no fingerprint input. The image sensor 7 is an element that outputs a corresponding electric signal according to the amount of light input such as a CCD or CMOS sensor, which is well known to those skilled in the art. The inclined surface of the triangular prism 1 is a fingerprint input window 9 for placing a fingerprint to be input, and the inner surface of the fingerprint input window 9 is a total reflection surface causing total reflection.

지문입력창(9)에 지문을 대지 않은 상태에서 광원(3)으로부터 나온 빛은 삼각프리즘(1)의 지문입력창(9)의 내부에서 전반사되어 렌즈(5)를 통해 영상센서(7)에 입사된다. 지문입력창(9)에 지문을 대면, 지문의 골이 지문입력창(9)에서 떨어져 있기 때문에 광은 지문입력창(9)의 내면에서 전반사하여 영상센서(7)에 도달하고, 지문의 융선은 지문입력창(9)에 접촉되기 때문에 광이 내면에서 전반사하지 않고 흡수되어 광의 일부만이 영상센서(7)에 도달하게 된다.The light emitted from the light source 3 while the fingerprint is not applied to the fingerprint input window 9 is totally reflected inside the fingerprint input window 9 of the triangular prism 1 to the image sensor 7 through the lens 5. Incident. When the fingerprint is placed on the fingerprint input window 9, the light is totally reflected from the inner surface of the fingerprint input window 9 to reach the image sensor 7 because the valley of the fingerprint is separated from the fingerprint input window 9, and the ridge of the fingerprint Since the light comes into contact with the fingerprint input window 9, light is absorbed without total reflection from the inner surface, so that only a part of the light reaches the image sensor 7.

따라서, 영상센서(7)에 입사되는 광량은 지문의 골과 융선에 따라 서로 다르게 되고 결국 영상센서(7)에서는 지문의 패턴에 따라 서로 다른 레벨의 전기신호를 출력하게 된다. 영상처리부(11)에서는 영상센서(7)의 출력값을 디지털신호로 정형화하고 영상처리하여 지문 패턴을 인식하게 된다.Therefore, the amount of light incident on the image sensor 7 is different depending on the valleys and ridges of the fingerprint, and eventually the image sensor 7 outputs electric signals having different levels according to the pattern of the fingerprint. The image processor 11 recognizes a fingerprint pattern by shaping the output value of the image sensor 7 into a digital signal and processing the image.

도 2는 일반적인 산란식 지문 입력 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a general scattering fingerprint input device.

도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 산란식 지문 입력 장치는 도 1에 도시된 흡수식 지문 입력 장치와 유사하게, 광원(22), 프리즘(20), 렌즈부(24), 영상센서(26)로 구성되지만, 프리즘(20)이 삼각형이 아닌 사다리꼴 형상을 갖는다. 도 1의 흡수식 지문 입력 장치와 달리, 광이 광원(22)으로부터 프리즘(20)의 지문입력창(28)으로 직각 혹은 임계각보다 훨씬 작은 각으로 입사하기 때문에, 지문입력창(28)에 닿지 않는 지문의 골에서는 광이 지문입력창(28)을 통과하여 영상센서(26)에 도달하지 않고, 지문의 융선에서는 입사광이 융선에 의해 산란된다. 산란된 광은 렌즈부(24)로 입사되고 영상센서(26)에 의해 검출된다.As shown in FIG. 2, the general scattering fingerprint input device may include a light source 22, a prism 20, a lens unit 24, and an image sensor 26 similarly to the absorption fingerprint input device illustrated in FIG. 1. Although constructed, the prism 20 has a trapezoidal shape rather than a triangle. Unlike the absorbing fingerprint input device of FIG. 1, since light is incident from the light source 22 into the fingerprint input window 28 of the prism 20 at a right angle or an angle smaller than the critical angle, the light input does not touch the fingerprint input window 28. In the valley of the fingerprint, the light does not reach the image sensor 26 through the fingerprint input window 28, and in the ridge of the fingerprint, incident light is scattered by the ridge. The scattered light is incident on the lens unit 24 and detected by the image sensor 26.

도 3은 일반적인 산란식 지문 입력 장치의 다른 구성도이다.3 is another configuration diagram of a general scattering fingerprint input device.

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 지문 입력 장치는 지문입력창(38)에 닿지 않는 지문의 골에서는 광이 지문입력창(38)을 통과하여 영상센서(36)에 도달되지 않고, 지문의 융선에서는 입사광이 융선에 의해 산란되는 원리는 동일하나, 이등변삼각형 형태의 프리즘(30)을 사용하고 광원(32)의 위치를 바꾼 차이가 있다.As shown in FIG. 3, in the fingerprint input device, light does not reach the image sensor 36 by passing through the fingerprint input window 38 in the valley of the fingerprint that does not touch the fingerprint input window 38, and the ridge of the fingerprint. In Principle, the incident light is scattered by the ridge, but the difference is that the prism 30 in the form of an isosceles triangle is used and the position of the light source 32 is changed.

흡수식 지문 입력 장치의 경우 융선 부분에서 광의 흡수가 일어나므로 영상센서에 맺히는 지문 영상은 융선이 어둡게, 골이 밝게 나타난다. 한편 산란식 지문 입력 장치의 경우 융선 부분에서 광의 산란이 일어나므로 영상센서에 맺히는 지문 영상은 융선이 밝게, 골이 어둡게 나타나게 되어 흡수식과 반대의 지문 영상이 맺히게 된다. 그러나 지문 영상의 처리를 편하게 하고, 컴퓨터 모니터 등에 나타나는 지문 영상이 입력 방식에 따라 흑백이 반전되어 나타나는 것을 피하기 위해산란식 지문 입력 장치의 경우 영상을 반전시켜 처리하며 컴퓨터 모니터 등에 표시한다. 즉, 실제 영상센서에 맺히는 지문 영상은 융선이 밝게, 골이 어둡게 나타나지만 지문 영상 처리 과정에서의 그레이 레벨(gray level)은 흡수식과 동일하게 융선에서 낮은 값을, 골에서는 높은 값을 가진다.In the case of an absorption type fingerprint input device, light is absorbed from the ridge, so that the fingerprint image formed on the image sensor has a dark ridge and a bright valley. On the other hand, in the scattered fingerprint input device, light scattering occurs in the ridge, so that the fingerprint image formed on the image sensor has bright ridges and dark valleys, resulting in a fingerprint image opposite to the absorption type. However, in order to ease the processing of the fingerprint image and to prevent the black and white from appearing inverted depending on the input method, the scattered fingerprint input device is inverted and displayed on the computer monitor. That is, the fingerprint image formed on the actual image sensor has bright ridges and dark valleys, but the gray level in the fingerprint image processing process has a low value at the ridges and a high value at the valleys as in the absorption method.

그런데, 이러한 광학식 지문 입력 장치의 경우, 개인의 지문이 접촉되는 지문 입력창에 지문의 접촉에 따라 피지나 오염물에 의해 이전 지문이 남게 되며, 이 때 내부 광원이 아닌 외부로부터 들어오는 외부 광원, 예를 들어 햇빛이나 전등 불빛 등으로부터 특정 범위의 각도로 광이 입사되면 영상 센서에 상기 남아 있는 잔류 지문에 의한 잔상이 감지될 수 있다. 이러한 잔상을 영상 센서가 감지하게 되면, 지문 인식 장치는 잔상을 실제의 생체 지문으로 오인하는 문제가 발생된다. 따라서, 액세스의 권한이 없는 자가 자신의 지문을 입력하는 대신에 지문 입력 장치에 묻어 있는 잔상에 의해 액세스 인증을 받는 문제가 발생할 수 있다.However, in the case of such an optical fingerprint input device, the previous fingerprint is left by sebum or contaminants according to the contact of the fingerprint in the fingerprint input window where the individual's fingerprint is in contact, and at this time, an external light source coming from the outside instead of an internal light source, For example, when light is incident at a certain range of angles from sunlight or electric light, an afterimage of the remaining fingerprint may be detected by the image sensor. When the image sensor detects such an afterimage, the fingerprint recognition device may mistake the afterimage as the actual biometric fingerprint. Therefore, a problem may arise in which an unauthorized person has access authentication by the afterimage buried in the fingerprint input device instead of inputting his fingerprint.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부에서 검출되기 어려운 광원을 내부 광원으로 사용하는 동시에 영상 센서가 상기 내부 광원에만 반응하도록 하여 외부 광원에 의한 잔상 입력을 방지할 수 있는 광학식 지문 입력 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to prevent the residual image input by the external light source by using a light source that is difficult to be detected externally as an internal light source and allowing the image sensor to respond only to the internal light source. To provide an optical fingerprint input device that can be.

도 1은 일반적인 흡수식 지문 입력 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a general absorption fingerprint input device.

도 2는 일반적인 산란식 지문 입력 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a general scattering fingerprint input device.

도 3은 일반적인 산란식 지문 입력 장치의 다른 구성도이다.3 is another configuration diagram of a general scattering fingerprint input device.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잔상 입력 방지가 가능한 광학식 지문 입력 장치의 블록도이다.4 is a block diagram of an optical fingerprint input device capable of preventing afterimage input according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 광학식 지문 입력 장치의 구조도이다.FIG. 5 is a structural diagram of the optical fingerprint input device shown in FIG. 4.

도 6은 도 4에 도시된 필터부에서 사용되는 광학 대역통과 필터의 구조 예를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a structure of an optical bandpass filter used in the filter unit illustrated in FIG. 4.

도 7은 도 4의 필터부가 저역통과 필터와 고역통과 필터의 결합에 의해 형성되는 것을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view illustrating that the filter part of FIG. 4 is formed by combining a low pass filter and a high pass filter.

도 8은 도 4의 필터부에 의해 외부 광원에 의한 빛이 차단되는 것을 나타낸 도면이다.8 is a view illustrating that light by an external light source is blocked by the filter unit of FIG. 4.

도 9는 도 4의 필터부에 의해 내부 광원에서 조사된 빛이 통과되는 것을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a view illustrating passage of light emitted from an internal light source by the filter unit of FIG. 4.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 광학식 지문 입력 장치는,Optical fingerprint input device according to a feature of the present invention for achieving the above object,

지문에 내부 광원을 조사하여 반사되는 빛을 지문 영상으로 획득하는 광학식 지문 입력 장치로서,An optical fingerprint input device for obtaining a fingerprint image of light reflected by irradiating an internal light source to a fingerprint,

지문이 놓이는 지문 입력창을 구비하며, 빛을 반사 또는 굴절시켜 광로를 변경하는 광로 변경부; 외부에서 입력되는 빛의 파장 영역이외의 파장 영역 중 특정 파장 영역의 빛을 조사하는 내부 광원을 포함하며, 지문의 영상을 만들기 위해 상기 지문 입력창에 광을 조사하도록 상기 내부 광원을 제어하는 조명계; 상기 광로 변경부에서 광로가 변경된 빛 중 상기 내부 광원에서 조사되는 빛의 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 필터부; 상기 필터부에서 통과된 빛의 받아서 대응되는 전기적 영상신호로 출력하는 영상 센서부; 및 상기 영상 센서부에서 출력되는 전기적 영상신호를 디지털 신호로 정형화하고 영상 처리하여 지문 패턴을 인식하는 영상 처리부를 포함한다.An optical path changing unit having a fingerprint input window on which a fingerprint is placed and changing an optical path by reflecting or refracting light; An illumination system including an internal light source for irradiating light of a specific wavelength region among wavelength regions other than a wavelength range of light input from the outside, and controlling the internal light source to irradiate light to the fingerprint input window to make an image of a fingerprint; A filter unit configured to pass light corresponding to a wavelength range of light emitted from the internal light source among light whose optical path is changed by the optical path changing unit; An image sensor unit receiving the light passing through the filter unit and outputting the corresponding electric image signal; And an image processing unit for shaping an electrical image signal output from the image sensor unit into a digital signal and processing the image to recognize a fingerprint pattern.

상기 광학식 지문 입력 장치는 상기 필터부에서 통과된 빛을 집속하여 상기 영상 센서부로 입력시키는 렌즈부를 더 포함한다.The optical fingerprint input device further includes a lens unit for focusing the light passing through the filter unit and inputting the light to the image sensor unit.

여기서, 상기 내부 광원은 가시광선의 파장 영역보다 장파장인 적외선 영역의 빛을 조사하는 것을 특징으로 한다.Here, the internal light source is characterized in that for irradiating light in the infrared region having a longer wavelength than the visible wavelength range.

또한, 상기 내부 광원은 가시광선 중 단파장 영역인 파랑 계열의 빛을 조사하는 것을 특징으로 한다.In addition, the internal light source is characterized in that for irradiating blue light of the short wavelength region of the visible light.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잔상 입력 방지가 가능한 광학식 지문 입력 장치의 블록도이고, 도 5는 도 4에 도시된 광학식 지문 입력 장치의 구조도이다.4 is a block diagram of an optical fingerprint input device capable of preventing afterimage input according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a structural diagram of the optical fingerprint input device shown in FIG. 4.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학식 지문 입력 장치는 조명계(100), 프리즘(110), 필터부(120), 렌즈부(130), 영상 센서부(140) 및 영상 처리부(150)를 포함한다.As shown in FIGS. 4 and 5, an optical fingerprint input device according to an embodiment of the present invention includes an illumination system 100, a prism 110, a filter unit 120, a lens unit 130, and an image sensor unit 140. ) And an image processor 150.

조명계(100)는 내부 광원, 예를 들어 특정 형태로 배열된 다수의 LED를 포함하며, 이 내부 광원에 의한 빛이 프리즘(100)을 통해 지문 입력에 사용될 수 있도록 제어한다.The illumination system 100 includes an internal light source, for example, a plurality of LEDs arranged in a particular shape, and controls the light by the internal light source to be used for fingerprint input through the prism 100.

이러한 조명계(100)에 포함되는 내부 광원으로는 일반 자연계에서 검출하기 어려운 파장의 광, 즉 햇빛이나 전등 불 등과 같은 외부 광원에 해당될 수 있는 파장이외의 파장의 광을 방출하는 광원이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 가시광선 영역(일반적으로 400 nm 내지 800 nm 범위의 파장 영역)보다 장파장 영역인 적외선 영역(0.8 μm 내지 1 mm 범위의 파장 영역)이나 가시광선 영역 중 단파장 영역인 파랑(blue) 계열(400 nm 내지 500 nm 범위의 파장 영역)의 광을 방출하는 광원을 사용하는 것이 효과적이다.As an internal light source included in the illumination system 100, a light source that emits light having a wavelength that is difficult to detect in general nature, that is, a wavelength other than the wavelength that may correspond to an external light source such as sunlight or a lamp light, may be used. Preferably, an infrared region (wavelength region in the range of 0.8 μm to 1 mm) longer than the visible region (generally in the range of 400 nm to 800 nm) or a blue series which is the shorter wavelength region in the visible region It is effective to use a light source that emits light in the wavelength range of 400 nm to 500 nm.

상기한 장파장 영역의 광원과 단파장 영역의 광원 중 어느 것을 사용하는 가는 내부 광원의 빛을 감지하는 영상 센서부(140)에서 사용되는 센서의 특성과 결부되어 결정되어야 하므로 이에 대해서는 추후 설명하기로 한다.Since the use of the light source of the long wavelength region and the light source of the short wavelength region should be determined in conjunction with the characteristics of the sensor used in the image sensor unit 140 for detecting the light of the internal light source will be described later.

프리즘(110)은 지문 입력 장치의 종류에 따라 여러 형태를 가질 수 있으며, 조명계(100)의 내부 광원에 의해 조사된 빛을 지문이 놓이는 지문 입력창(111)에 접촉된 지문에 반사시키고 굴절시키는 등 광로를 변경하여 필터부(120)까지 유도한다.The prism 110 may have various shapes according to the type of the fingerprint input device, and reflects and refracts the light irradiated by the internal light source of the illumination system 100 to the fingerprint in contact with the fingerprint input window 111 on which the fingerprint is placed. The light path is changed to guide the filter unit 120.

필터부(120)는 내부 광원에 의해 조사된 빛은 통과시키고, 외부 광원에 의한 빛은 걸러내는 대역통과 필터(band pass filter)로 이루어지며, 이것은 내부 광원의 빛을 감지하는 영상 센서부(140)의 센서의 반응성을 높이기 위해 사용된다. 즉, 필터부(120)로 조사되는 빛 중에서 조명계(100)의 내부 광원의 파장 영역(적외선 영역 또는 파랑 계열)에 해당되는 빛만 통과시키며, 이러한 대역통과 필터, 특히 광학 대역통과 필터에 대해서는 이미 각종의 광학 필터가 공지되어 있다.The filter unit 120 includes a band pass filter through which light irradiated by the internal light source passes and filters light by the external light source, which is an image sensor unit 140 that detects light of the internal light source. It is used to increase the responsiveness of the sensor. That is, only light corresponding to the wavelength region (infrared region or blue series) of the internal light source of the illumination system 100 is passed among the light irradiated to the filter unit 120. Such bandpass filters, particularly optical bandpass filters, have already been The optical filter of is known.

이러한 광학 대역통과 필터의 구조는, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명 지지체(200) 상에 각각 λ/4 의 두께를 갖는 금속층(210, 220, 230, 240)이 다수 적층되어 있으며, 적층은 진공 증착 방법 등이 사용되어 금속층(210, 220, 230, 240)이 투명 지지체(200) 상에 코팅된 것이다.As shown in the accompanying FIG. 6, the optical bandpass filter includes a plurality of metal layers 210, 220, 230, and 240 each having a thickness of λ / 4 on a transparent support 200 such as glass. In the lamination, a vacuum deposition method or the like is used, and the metal layers 210, 220, 230, and 240 are coated on the transparent support 200.

또한, 금속층은 Mg 금속층(210, 230) 또는 Fe 금속층(220, 240) 등으로 이루어지며, 각 금속층(210, 220, 230, 240)이 교대로 적층되어 있다.In addition, the metal layer is made of Mg metal layers 210 and 230 or Fe metal layers 220 and 240, and the metal layers 210, 220, 230 and 240 are alternately stacked.

이와 같이 투명 지지체(200) 상에 적층된 각 금속층(210, 220, 230, 240)들이 특정 파장대, 즉 외부 광원에 의해 조사된 빛의 파장 영역의 빛을 반사/흡수하고, 다른 파장대, 즉 내부 광원에 의해 조사된 빛의 파장 영역의 빛은 통과시킴으로써 대역통과 필터의 효과를 나타낸다.As described above, each of the metal layers 210, 220, 230, and 240 stacked on the transparent support 200 reflects / absorbs light in a specific wavelength band, that is, in a wavelength region of light emitted by an external light source, and in other wavelength bands, that is, inside The light in the wavelength region of the light irradiated by the light source passes through, thereby exhibiting the effect of the bandpass filter.

일반적으로 저역통과 필터의 경우 금속층은 38 내지 45 층으로 적층되고, 대역통과 필터의 경우에는 약 100층 이상으로 적층된다.In general, in the case of the low pass filter, the metal layers are stacked in 38 to 45 layers, and in the case of the band pass filter, the metal layers are stacked in about 100 layers or more.

한편, 상기 대역통과 필터로는, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이, 저역통과 필터(LPF)와 고역통과 필터(HPF)의 결합에 의해 형성된 대역통과 필터이어도 좋다.The bandpass filter may be a bandpass filter formed by combining a lowpass filter LPF and a highpass filter HPF, as shown in FIG. 7.

렌즈부(130)는 프리즘(110)에서 유도되어 필터부(120)를 통과한 빛을 집속하여 영상 센서부(140)로 입력되도록 한다.The lens unit 130 guides the light that is guided by the prism 110 and passes through the filter unit 120 to be input to the image sensor unit 140.

영상 센서부(140)는 예를 들어 CCD, CMOS 센서 등으로 구성되며 렌즈부(130)를 통해 입력되는 빛의 광량에 따라 상응하는 전기 신호를 출력한다.The image sensor unit 140 includes, for example, a CCD or a CMOS sensor, and outputs a corresponding electric signal according to the amount of light input through the lens unit 130.

영상 센서부(140)의 CMOS 센서 등은 내부 광원에 따라 특정되며, 내부 광원이 장파장인 적외선 영역의 광원인 경우 이러한 적외선 영역의 빛을 감지할 수 있는 적외선 계열의 센서가 사용되어야 하고, 만일 내부 광원이 단파장인 파랑 계열의 광원인 경우 이러한 파랑 계열의 빛을 감지할 수 있는 파랑 계열의 센서가 사용되어야 한다.The CMOS sensor of the image sensor 140 is specified according to an internal light source, and when the internal light source is a light source of an infrared wavelength having a long wavelength, an infrared sensor that can detect light in the infrared region should be used. If the light source is a short wavelength blue light source, a blue light sensor capable of detecting such blue light should be used.

장파장의 적외선 계열의 영상 센서는 그 응답 특성이 좋고, 통과 대역이 넓어서 필터부(120)의 대역통과 필터의 설계가 용이하며, 또한 대응되는 내부 광원인 적외선 계열의 광원의 가격이 비교적 저렴하다는 이점이 있는 반면에, 실세계에서 이러한 적외선 대역에 존재하는 빛이 상대적으로 많기 때문에 외부 광원에서 조사되어 필터부(120)를 통과하여 영상 센서부(140)로 입력되는 빛의 양이 상대적으로 많아져서 잔상 방지율이 저하될 수 있다.The long wavelength infrared image sensor has good response characteristics, and has a wide pass band, making it easy to design a band pass filter of the filter unit 120, and a relatively low price of an infrared light source, which is a corresponding internal light source. On the other hand, since the amount of light present in the infrared band in the real world is relatively large, the amount of light that is irradiated from an external light source and passes through the filter unit 120 and inputs to the image sensor unit 140 is relatively high, resulting in afterimages. The prevention rate can be lowered.

한편, 단파장의 파랑 계열의 영상 센서는 그 응답 특성이 장파장의 적외선 계열의 영상 센서에 비하여 상대적으로 좋지 않고, 대응되는 내부 광원인 파랑 계열의 광원의 가격이 비교적 고가인 반면에, 실세계에서 이러한 파랑 계열에 존재하는 빛이 상대적으로 적기 때문에 외부 광원에서 조사되어 필터부(120)를 통과하여 영상 센서부(140)로 입력되는 빛의 양 또한 상대적으로 적어져서 잔상 방지율이 상대적으로 높다.On the other hand, the short wavelength blue image sensor has relatively poor response characteristics compared with the long wavelength infrared image sensor, and the price of the blue light source, which is a corresponding internal light source, is relatively high. Since the light present in the series is relatively small, the amount of light irradiated from the external light source and passed through the filter unit 120 and input to the image sensor unit 140 is also relatively small, so that the afterimage prevention rate is relatively high.

따라서, 지문 입력 장치가 사용될 장소를 포함한 주변 환경에 따라 장파장의 적외선 영역의 광원과 이에 따른 대역통과 필터 및 영상 센서를 사용할 것인지 아니면 단파장의 파랑 계열의 광원과 이에 따른 대역통과 필터 및 영상 센서를 사용할 것인지를 결정하여야 한다.Therefore, depending on the surrounding environment including the location where the fingerprint input device is to be used, the long-wavelength infrared light source and its bandpass filter and image sensor are used or the short-wave blue light source and the bandpass filter and image sensor are used. Should be determined.

영상 처리부(150)는 영상 센서부(140)에서 출력되는 전기 신호를 디지털 신호로 정형화하고 영상 처리하여 지문 패턴을 인식한다.The image processor 150 recognizes a fingerprint pattern by shaping an electrical signal output from the image sensor 140 into a digital signal and processing the image.

상기한 바와 같이, 외부 광원으로 존재하기 어려운 파장 영역의 내부 광원을 조명계(100)에서 사용하고, 프리즘(110)을 통해 조사되는 빛으로부터 내부 광원의 파장 영역에 해당되는 빛만을 통과시키는 대역통과 필터(120)를 사용하며, 또한 대역통과 필터(120)를 통과한 후 렌즈부(130)에 의해 집광된 빛으로부터 내부 광원의 파장 영역에 해당되는 빛의 광량을 감지하는 영상 센서(140)를 사용하는 경우, 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 외부 광원으로부터의 빛이 프리즘(110)을 통해 필터부(120)로 입력되나 필터부(120)의 대역통과 필터를 통과하지 못하고 차단되는 것을 알 수 있다.As described above, a bandpass filter that uses an internal light source in a wavelength region that is hardly present as an external light source in the illumination system 100 and passes only light corresponding to the wavelength region of the internal light source from the light emitted through the prism 110. And an image sensor 140 that detects the amount of light corresponding to the wavelength region of the internal light source from the light collected by the lens unit 130 after passing through the band pass filter 120. In this case, as shown in FIG. 8, light from an external light source is input to the filter unit 120 through the prism 110, but the light does not pass through the bandpass filter of the filter unit 120 and is blocked. Can be.

그러나, 첨부한 도 9에 도시된 바와 같이, 조명계(100)의 내부 광원으로부터 조사된 빛은 프리즘(110)의 지문입력창(111)의 내부에서 전반사되어 필터부(120)로 입력되고, 필터부(120)의 대역통과 필터는 내부 광원의 빛이 대역통과에 해당되는 파장 영역의 빛이므로 통과시켜 렌즈부(130)를 통해 영상 센서부(140)에 조사될 수 있도록 한다. 그 후, 영상 센서부(140)에서는 입사되는 광량에 해당되는 전기 신호를 출력하고, 영상 처리부(150)는 영상 센서부(140)에서 출력되는 전기 신호를 디지털신호로 정형화하고 영상처리하여 지문 패턴을 인식하게 된다.However, as shown in FIG. 9, light emitted from the internal light source of the illumination system 100 is totally reflected inside the fingerprint input window 111 of the prism 110 and input to the filter unit 120, and the filter The band pass filter of the unit 120 is the light of the internal light source is light in the wavelength region corresponding to the band pass so that it can be irradiated to the image sensor unit 140 through the lens unit 130. Thereafter, the image sensor unit 140 outputs an electric signal corresponding to the amount of incident light, and the image processing unit 150 forms a digital signal and images the electrical signal output from the image sensor unit 140 to process a fingerprint pattern. Will be recognized.

따라서, 내부 광원에서 조사된 빛과 외부 광원에 의한 빛이 섞여서 프리즘을 통과하더라도 필터부(120)에서 내부 광원에서 조사된 빛만 통과시키므로 결국 영상 처리부(150)에서 인식되는 지문 패턴에는 외부 광원에 의한 잔상이 나타나지 않게 된다. 즉, 필터부(120)와 영상 센서부(140)에 의해 외부 광원에 의한 잔상 입력이 방지되는 효과가 달성된다.Therefore, even though the light emitted from the internal light source and the light from the external light source are mixed to pass through the prism, only the light emitted from the internal light source is passed through the filter unit 120. Afterimages will not appear. That is, the filter unit 120 and the image sensor unit 140 achieves the effect that the afterimage input by the external light source is prevented.

한편, 상기에서는 흡수식 지문입력장치를 예로들어 설명하였지만, 산란식 지문입력장치이 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 당업자에게 쉽게 이해될 것이다.On the other hand, the above has been described taking the absorption fingerprint input device as an example, it will be readily understood by those skilled in the art that the scattered fingerprint input device can be equally applied to the case.

또한, 내부 광원이 가시광선의 파장에 비해 장파장인 적외선 영역 또는 단파장인 파랑 계열의 빛을 조사하는 것으로만 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 외부 광원으로 입력되는 빛의 파장 영역과 다른 파장 영역의 빛을 조사하는 광원인 경우 적외선 영역이나 파랑 계열이 아니라도 적용될 수 있음은 당연할 것이다. 이 경우, 해당 파장의 빛이 통과될 수 있는 대역통과 필터가 필터부(120)에서 사용되고, 또한 영상 센서부(140)의 센서가 해당 파장의 빛을 감지할 수 있는 센서이어야 함은 별도의 설명 없이도 상기 예를 들어 당연하게 받아들여질 것이다.In addition, although the internal light source has been described as only irradiating long-wavelength infrared light or short-wave blue light compared to the wavelength of visible light, the technical scope of the present invention is not limited thereto, and the wavelength range of the light input to the external light source and Of course, the light source for irradiating light of the other wavelength region may be applied even if not in the infrared region or the blue series. In this case, a band pass filter through which light of a corresponding wavelength may pass is used in the filter unit 120, and the sensor of the image sensor unit 140 should be a sensor capable of detecting light of the corresponding wavelength. Without the above example it will be taken for granted.

또한, 장파장인 적외선 영역의 경우 외부 광원에 의해 조사되는 빛에도 이러한 영역에 존재하는 빛이 파랑 계열에 비해 상대적으로 많지만, 이러한 경우에도필터부(120)와 영상 센서부(140)에서 감지되는 빛의 양이 내부 광원에서 조사되어 감지되는 빛의 양에 비해 매우 작기 때문에 무시될 수 있음에 유의하여야 한다.In addition, in the infrared region having a long wavelength, the light emitted from the external light source is relatively higher than that of the blue series, but even in this case, the light detected by the filter unit 120 and the image sensor unit 140 is increased. It should be noted that the amount of can be ignored since it is very small compared to the amount of light that is detected by the internal light source.

비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the above disclosed embodiments, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.

본 발명에 따르면, 광학식 지문 입력 장치에서 외부 광원에 의한 잔상 입력이 확실하게 방지될 수 있다.According to the present invention, afterimage input by an external light source can be reliably prevented in the optical fingerprint input device.

또한, 잔상 입력 방지로 인해 실제 지문 인식 효율이 향상된다.In addition, the prevention of afterimage input improves the actual fingerprint recognition efficiency.

Claims (7)

지문에 내부 광원을 조사하여 반사되는 빛을 지문 영상으로 획득하는 광학식 지문 입력 장치에 있어서,An optical fingerprint input device for obtaining a fingerprint image of light reflected by irradiating an internal light source to a fingerprint, 지문이 놓이는 지문 입력창을 구비하며, 빛을 반사 또는 굴절시켜 광로를 변경하는 광로 변경부;An optical path changing unit having a fingerprint input window on which a fingerprint is placed and changing an optical path by reflecting or refracting light; 외부에서 입력되는 빛의 파장 영역이외의 파장 영역 중 특정 파장 영역의 빛을 조사하는 내부 광원을 포함하며, 지문의 영상을 만들기 위해 상기 지문 입력창에 광을 조사하도록 상기 내부 광원을 제어하는 조명계;An illumination system including an internal light source for irradiating light of a specific wavelength region among wavelength regions other than a wavelength range of light input from the outside, and controlling the internal light source to irradiate light to the fingerprint input window to make an image of a fingerprint; 상기 광로 변경부에서 광로가 변경된 빛 중 상기 내부 광원에서 조사되는 빛의 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 필터부;A filter unit configured to pass light corresponding to a wavelength range of light emitted from the internal light source among light whose optical path is changed by the optical path changing unit; 상기 필터부에서 통과된 빛의 받아서 대응되는 전기적 영상신호로 출력하는 영상 센서부; 및An image sensor unit receiving the light passing through the filter unit and outputting the corresponding electric image signal; And 상기 영상 센서부에서 출력되는 전기적 영상신호를 디지털 신호로 정형화하고 영상 처리하여 지문 패턴을 인식하는 영상 처리부An image processing unit for recognizing a fingerprint pattern by shaping the electrical image signal output from the image sensor unit into a digital signal and processing the image. 를 포함하는 광학식 지문 입력 장치.Optical fingerprint input device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터부에서 통과된 빛을 집속하여 상기 영상 센서부로 입력시키는 렌즈부를 더 포함하는 광학식 지문 입력 장치.And a lens unit for focusing the light passing through the filter unit and inputting the light to the image sensor unit. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 내부 광원이 가시광선의 파장 영역보다 장파장인 적외선 영역의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 입력 장치.And the internal light source irradiates light in an infrared region having a wavelength longer than that of visible light. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 내부 광원이 가시광선 중 단파장 영역인 파랑 계열의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 입력 장치.And the internal light source emits blue light, which is a short wavelength region, among visible light. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광로 변경부가 프리즘인 것을 특징으로 하는 광학식 지문 입력 장치.And the optical path changing unit is a prism. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 필터부는 상기 내부 광원에서 조사되는 빛의 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 대역통과 필터인 것을 특징으로 하는 광학식 지문 입력 장치.The filter unit is an optical fingerprint input device, characterized in that the bandpass filter for passing the light corresponding to the wavelength region of the light emitted from the internal light source. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 대역통과 필터가 저역통과 필터와 고역통과 필터의 결합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 광학식 지문 입력 장치.And said bandpass filter is formed by a combination of a lowpass filter and a highpass filter.
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