KR20160017419A - fingerprint verification apparatus and method of verifying fingerprint - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a fingerprint recognition device comprises: an optical structure including a prism, and a metal layer arranged on the prism comprising a fingerprint touching surface; a first light source unit offering polarized incident light on the optical structure; and a light sensor collecting light reflected from the optical structure. The fingerprint recognition device verifies a biometric fingerprint of an object, depending on presence or absence of a plasma resonance, when the object having a fingerprint for recognition touches the metal layer.

Description

지문 인식 장치 및 이를 이용하는 지문 인식 방법{fingerprint verification apparatus and method of verifying fingerprint}Technical Field [0001] The present invention relates to a fingerprint recognition apparatus and a fingerprint recognition apparatus using the fingerprint recognition apparatus,

본 개시(disclosure)는 대체로(generally) 지문 인식 장치 및 이를 이용하는 지문 인식 방법에 관한 것이다.The disclosure relates generally to a fingerprint recognition device and a fingerprint recognition method using the same.

지문인식기술이란, 사용자의 지문을 전자적으로 읽어 미리 입력된 데이터와 비교함으로써, 사용자의 본인 여부를 확인하는 기술을 의미한다. 상기 지문인식기술은 지문을 읽는 방식에 따라, 광학식과 반도체 방식으로 나뉠 수 있다. 광학식은 강한 빛을 플래튼(platen)에 조사하고 빛이 플래튼에 얹혀진 손끝의 지문 형태를 반사하면, 반사광에 의한 지문의 이미지가 고굴절 렌즈를 통과하여 이미지 센서에 입력되는 방식이다. 반도체 방식은 피부의 전기 전도 특성을 이용해 실리콘 칩의 표면에 직접 손 끝을 접촉시키면, 칩 표면에 접촉된 지문의 특수한 모양이 전기 신호로 입력되는 방식이다. The fingerprint recognition technology refers to a technique of verifying whether or not a user is a user by comparing the fingerprint of a user electronically with data previously input. The fingerprint recognition technology can be divided into an optical type and a semiconductor type according to a method of reading a fingerprint. The optical method irradiates the strong light onto the platen and reflects the fingerprint shape of the fingertip placed on the platen, so that the image of the fingerprint due to the reflected light is input to the image sensor through the high-refractive index lens. In the semiconductor method, when a finger tip is directly contacted with the surface of the silicon chip by using the electric conduction characteristic of the skin, a special shape of the fingerprint which is in contact with the chip surface is inputted as an electric signal.

상술한 지문인식기술 중 광학식은 정밀도가 높고 기계적 안정성이 높아 보편적으로 사용되고 있다. 다만, 빛을 이용하여 지문의 이미지를 인식하는 방식을 채택함으로써, 상기 광학식 지문인식기술은 실제 사람의 생체 지문과, 상기 생체 지문과 동일 이미지를 가지는 모형의 모조 지문을 용이하게 구분하지 못할 가능성이 있다. 예를 들어, 생체 지문 이미지가 인쇄된 종이나 필름에 물이나 기름과 같은 투명한 액체를 묻혀서 모조 지문을 제조할 수 있으며, 상술한 광학식 지문인식장치는 상기 모조 지문에 대하여 허위인증을 할 우려가 있다.Among the fingerprint recognition techniques described above, the optical type is widely used because of its high precision and high mechanical stability. However, by adopting the method of recognizing the image of the fingerprint using light, it is possible that the optical fingerprint recognition technology can not easily distinguish the biometric fingerprint of the actual person from the imitation fingerprint of the model having the same image as the biometric fingerprint have. For example, imitation fingerprints can be produced by applying a transparent liquid such as water or oil to a paper or film on which a biometric fingerprint image is printed, and the optical fingerprint recognition device described above may cause false authentication of the imitation fingerprint .

한편, 종래의 광학식 지문인식기술의 일 예로서, 한국공개특허 KR 2009-0125972에 개시되는 광학 지문입력 장치 및 이를 이용한 지문인식 방법이 있다.As an example of a conventional optical fingerprint recognition technology, there is an optical fingerprint input device disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0125972 and a fingerprint recognition method using the same.

본 개시의 실시예들은 생체 지문과 모조 지문을 용이하게 구분할 수 있는 지문인식장치 및 이를 이용하는 지문인식방법을 제공한다.Embodiments of the present disclosure provide a fingerprint recognition device capable of easily distinguishing a biometric fingerprint and an imitation fingerprint, and a fingerprint recognition method using the fingerprint recognition device.

본 개시의 일 측면에 따르는 지문인식장치는 프리즘 및 상기 프리즘 상에 배치되고 지문접촉면을 구비하는 금속막을 포함하는 광학구조체, 상기 광학구조체에 편광된 입사광을 제공하는 제1 광원부, 및 상기 광학구조체로부터의 반사광을 수집하는 광센서를 포함한다. 상기 금속막과 인식대상지문을 구비한 대상체가 접촉할 때, 상기 지문접촉면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명의 존부에 의해 상기 대상체의 생체 지문 여부를 식별한다.A fingerprint recognition apparatus according to an aspect of the present disclosure includes an optical structure including a prism and a metal film disposed on the prism and having a fingerprint contact surface, a first light source portion providing polarized incident light to the optical structure, And a light sensor for collecting the reflected light of the light source. The presence or absence of the surface plasmon resonance occurring on the fingerprint contact surface when the metal film and the object having the fingerprint to be recognized come into contact with each other is identified.

본 개시의 다른 측면에 따르는 지문인식방법이 개시된다. 상기 지문인식방법에 있어서, 프리즘 및 상기 프리즘 상에 배치되며 지문접촉면을 구비하는 금속막을 포함하는 광학구조체를 제공한다. 제1 광원을 이용하여 상기 광학구조체에 편광된 입사광을 제공한다. 광센서를 이용하여 상기 광학구조체로부터 반사되는 반사광을 수집한다. 상기 광학구조체와 인식대상지문을 구비한 대상체가 접촉할 때, 상기 지문접촉면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명의 존부에 의해 상기 대상체의 생체 지문 여부를 식별한다.A fingerprint recognition method according to another aspect of the disclosure is disclosed. In the fingerprint recognition method, an optical structure including a prism and a metal film disposed on the prism and having a fingerprint contact surface is provided. A first light source is used to provide polarized incident light to the optical structure. And collects reflected light reflected from the optical structure by using an optical sensor. When the optical structure and the object having the fingerprint to be recognized come into contact with each other, presence or absence of surface plasmon resonance occurring on the fingerprint contact surface identifies whether or not the fingerprint of the object is a biometric fingerprint.

본 개시의 실시 예에 따르면, 금속막과 인식대상지문을 구비한 대상체가 접촉할 때, 지문접촉면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명의 존부에 의해 상기 대상체가 생체인지 또는 모형인지를 식별할 수 있다.According to the embodiment of the present disclosure, it is possible to identify whether the object is a living body or a model by virtue of the presence of surface plasmon resonance occurring in the fingerprint contact surface when a metal film and a subject having a fingerprint to be recognized come into contact with each other.

상술한 본 개시된 기술의 효과는 본 개시의 실시 예의 구성으로부터 도출되는 다양한 효과 중 일부를 예시하는 것이며, 제시하는 실시예의 구성으로부터 자명하게 도출될 수 있는 다른 다양한 효과를 배제하는 것은 아니다.The effects of the disclosed technique described above are intended to illustrate some of the various effects derived from the configurations of the embodiments of the present disclosure and not to preclude other various effects that may be apparently derived from the configurations of the presented embodiments.

도 1a 내지 도 1d는 본 개시의 실시 예에 따르는 지문인식장치에 적용되는 표면 플라즈마 공명의 원리를 개략적으로 설명하는 모식도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 지문인식장치의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시 예에 따르는 광학 구조물의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 지문인식장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 지문인식방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.Figs. 1A to 1D are schematic diagrams schematically illustrating the principle of surface plasmon resonance applied to a fingerprint recognition apparatus according to an embodiment of the present disclosure; Fig.
2A and 2B are schematic diagrams showing a configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present disclosure;
3A and 3B are views schematically showing a configuration of an optical structure according to an embodiment of the present disclosure.
4 schematically shows a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present disclosure;
5 is a flowchart schematically illustrating a fingerprint recognition method according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. Embodiments of the present disclosure will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the width, thickness, and the like of the components are enlarged in order to clearly illustrate the components of each device.

본 명세서에서 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 본 명세서에서, '상부' 또는 '하부' 라는 용어는 관찰자의 시점에서 설정된 상대적인 개념으로, 관찰자의 시점이 달라지면, '상부' 가 '하부'를 의미할 수도 있고, '하부'가 '상부'를 의미할 수도 있다. Where an element is referred to herein as being located on another element "above" or "below", it is to be understood that the element is directly on the other element "above" or "below" It means that it can be intervened. In this specification, the terms 'upper' and 'lower' are relative concepts set at the observer's viewpoint. When the viewer's viewpoint is changed, 'upper' may mean 'lower', and 'lower' It may mean.

복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
Like numbers refer to like elements throughout the several views. It is to be understood that the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise, and the terms "comprise" Or combinations thereof, and does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

도 1a 내지 도 1d는 본 개시의 실시 예에 따르는 지문인식장치에 적용되는 표면 플라즈마 공명의 원리를 개략적으로 설명하는 모식도이다. 도 1a를 참조하면, 프리즘(110), 금속층(120) 및 유전층(130)이 순차적으로 적층되는 구조물을 도시하고 있다. 프리즘(110), 금속층(120) 및 유전층(130)은 각각 εp, εm, 및 εs의 유전 함수(dielectric function)를 가질 수 있다. 상기 유전 함수는 복소 유전율을 가지는 함수일 수 있다. 이때, 금속층(120)은 약 5 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.Figs. 1A to 1D are schematic diagrams schematically illustrating the principle of surface plasmon resonance applied to a fingerprint recognition apparatus according to an embodiment of the present disclosure; Fig. Referring to FIG. 1A, a prism 110, a metal layer 120, and a dielectric layer 130 are sequentially stacked. The prism 110, the metal layer 120 and the dielectric layer 130 may have a dielectric function of? P ,? M , and? S , respectively. The dielectric function may be a function having a complex dielectric constant. At this time, the metal layer 120 may have a thickness of about 5 to 100 nm.

표면 플라즈몬 현상은 음의 유전 함수를 가지는 금속층(120)과 양의 유전 함수를 가지는 유전층(130)의 경계면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동(collective charge density oscillation) 현상일 수 있다. 상기 표면 플라즈몬 현상에 의해 발생하는 표면 플라즈몬 파(Lsp)는 금속층(120)과 유전층(130)의 경계면을 따라 진행하는 표면 전자기파일 수 있다. 도 1b에 도시되는 바와 같이, 표면 플라즈몬 파(Lsp)는 자유 공간에서의 전자기파와는 달리 상기 경계면에 평행하게 진동하는 파로서, p-편광 성분을 가진다.The surface plasmon phenomenon may be a phenomenon of collective charge density oscillation of electrons occurring at the interface between the metal layer 120 having a negative dielectric function and the dielectric layer 130 having a positive dielectric function. The surface plasmon wave (L sp ) generated by the surface plasmon phenomenon may be a surface electromagnetic filed traveling along the interface between the metal layer 120 and the dielectric layer 130. As shown in FIG. 1B, a surface plasmon wave (L sp ) is a wave that oscillates in parallel to the interface, unlike an electromagnetic wave in free space, and has a p-polarized component.

한편, 도 1a 내지 도 1c에 도시되는 바와 같이, 외부로부터 p-편광된 입사파(Li)가 입사각(θi)을 가지며 제공되는 경우, 프리즘(110)과 금속층(120)의 경계면에서 반사되는 반사파(Lo) 성분, 프리즘(110)과 금속층(120)의 경계면과 평행한 방향으로 진행하는 계면파(Lh) 성분, 및 프리즘(110)과 금속층(120)의 경계면에서 금속층(120) 내부로 지수함수적으로 감소되도록 진행되는 소산파(Le) 성분이 존재할 수 있다. 그런데, 금속층(120) 과 유전층(130)의 유전 함수, 금속층(120)의 두께 등에 의해 결정되는 특정한 입사각으로 입사파(Li)가 입사할 때, 입사파(Li) 중 계면파 성분(Lh)과 표면 플라즈몬 파(Lsp)의 위상이 일치하여 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있다. 표면 플라즈몬 공명이 발생하는 경우, 입사파(Li)의 에너지는 대부분 금속층(130)에 흡수되어 반사파(Lo) 성분은 감소될 수 있다. 도 1의 (d)에 도시되는 바와 같이, 입사파(Li)의 광의 반사도가 감소하는 각도(θspr)를 표면 플라즈몬 공명각이라고 명명할 수 있다.
1A to 1C, when an incident wave L i that is p-polarized from the outside is provided with an incident angle θ i , reflection at the interface between the prism 110 and the metal layer 120 which reflected waves metal layer (at the interface (L o) component, the prism 110 and the metal layer 120 surface wave (L h) component, and the prism 110 and the metal layer 120, which proceeds to the boundary and parallel to the direction of 120 (L e ) component that progresses to be exponentially decayed into the interior of the image. However, the metal layer 120 and when the incident is the incident wave (L i) in a certain angle of incidence is determined by the thickness of the dielectric function, the metal layer 120 of dielectric layer 130, the incident wave (L i) of the surface wave component ( L h ) and surface plasmon waves (L sp ) coincide with each other, so that surface plasmon resonance may occur. When the surface plasmon resonance occurs, the energy of the incident wave L i is mostly absorbed by the metal layer 130, and the reflected wave (Lo) component can be reduced. As shown in Fig. 1 (d), the angle? Spr at which the reflectivity of the incident wave L i decreases is referred to as a surface plasmon resonance angle.

도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 지문인식장치의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 2a를 참조하면, 지문인식장치(20)는 광학구조체(200), 광원부(240) 및 광센서(250)를 포함한다. 지문인식장치(20)는 광원부(240)에서 조사된 광이 광학구조체(200) 내에서 표면 플라즈몬 공명을 하는 지 여부에 따라, 광학구조체(200) 상에 접촉하는 대상체(230)가 생체인지 모형인지를 판별할 수 있다.2A and 2B are schematic diagrams showing a configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present disclosure; Referring to FIG. 2A, the fingerprint recognition device 20 includes an optical structure 200, a light source 240, and an optical sensor 250. The fingerprint recognition device 20 determines whether or not the object 230 in contact with the optical structure 200 is a living body model or the like based on whether the light irradiated from the light source unit 240 resonates with the surface plasmon resonance in the optical structure 200. [ Can be determined.

광학구조체(200)는 프리즘(210) 및 금속막(220)을 포함할 수 있다. 프리즘(210)과 금속막(220)은 각각 소정의 유전 함수를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 입사파(Li) 파장에 투명한 재질의 프리즘(210)은 일 예로서, 유리, 용융 석영(fused silica), 쿼츠, 단결정 알루미늄산화물 등의 재질로 이루어질 수 있다. 프리즘(210)은 입사광 및 반사광의 경로를 조절하도록 광입사구조물(212)을 구비할 수 있다.The optical structure 200 may include a prism 210 and a metal film 220. The prism 210 and the metal film 220 may be made of a material having a predetermined dielectric function. The prism 210, which is transparent to the incident wave L i, may be made of glass, fused silica, quartz, single crystal aluminum oxide, or the like. The prism 210 may include a light incidence structure 212 to adjust the path of the incident light and the reflected light.

금속막(220)은 음의 유전 함수를 가질 수 있다. 금속막(220)은 일 예로서, 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속을 포함할 수 있다. 금속막(220)은 일 예로서, 5 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. 금속막(220) 상에는 인식대상지문(232)을 구비하는 대상체(230)가 접촉할 수 있다. 구체적으로, 대상체(230)는 지문을 가지는 손가락 또는 발가락일 수 있다. 이하에서는, 대상체(230)와 금속막(220)의 접촉면을 지문접촉면(222)이라 명명한다. The metal film 220 may have a negative dielectric function. The metal film 220 may include a metal such as gold, silver, copper, and aluminum as an example. The metal film 220 may, for example, have a thickness of 5 to 100 nm. The object 230 having the fingerprint image to be recognized can be brought into contact with the metal film 220. Specifically, the object 230 may be a finger or a toe having a fingerprint. Hereinafter, the contact surface between the object 230 and the metal film 220 is referred to as a fingerprint contact surface 222.

광원부(240)는 광학구조체(200)에 편광된 입사광을 제공할 수 있다. 구체적인 일 예로서, 상기 입사광은 p-편광된 상태를 가질 수 있다. 광원부(240)는 광원(241), 조준 렌즈(242) 및 편광자(244)를 구비할 수 있다. The light source unit 240 may provide polarized incident light to the optical structure 200. As a specific example, the incident light may have a p-polarized state. The light source unit 240 may include a light source 241, a collimating lens 242, and a polarizer 244.

광원(241)은 일 예로서, 레이저 다이오드 또는 발광다이오드를 포함할 수 있다. 조준 렌즈(242)는 광원(241)으로부터 방출되는 1차 광(L1)을 평행광인 2차 광(L2)으로 변환할 수 있다. 편광자(244)는 2차 광(L2)을 p-방향으로 편광된 3차 광(L3)로 변환시킬 수 있다. 조준 렌즈(242) 및 편광자(244)의 배열 순서는 서로 변경되어도 무방하다. p-방향으로 편광된 평행광인 3차 광(L3)은 소정의 입사각(Φin)으로 광학구조체(200)에 입사할 수 있다.The light source 241 may include, for example, a laser diode or a light emitting diode. The aiming lens 242 can convert the primary light L1 emitted from the light source 241 into secondary light L2 which is parallel light. The polarizer 244 can convert the secondary light L2 into the tertiary light L3 polarized in the p-direction. The order of the collimating lens 242 and the polarizer 244 may be mutually changed. The third light L3, which is parallel light polarized in the p-direction, can enter the optical structure 200 at a predetermined incident angle? in .

광센서(250)는 광학구조체(200)로부터의 반사광(L4)을 수집할 수 있다. 광센서(250)는 광검출기로서, CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 어레이를 구비할 수 있다. 광센서(250)는 복수의 픽셀 영역을 가지는 이미지 센서를 구비할 수 있다. 도면에서, 광센서(250)는, 상기 입사각(Φin)의 3차 광(L3)에 대해 소정의 출사각(Φout)으로 광학구조체(200)로부터 출사되는 반사광(L4)을 수집할 수 있다.The optical sensor 250 can collect the reflected light L4 from the optical structure 200. [ The optical sensor 250 may be a photodetector and may include a charge coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) array. The optical sensor 250 may include an image sensor having a plurality of pixel regions. In the figure, the optical sensor 250, the incident angle to collect the reflected light (L4) that is emitted from the optical structure 200 into a predetermined exit angle (Φ out) for the third light (L3) of (Φ in) have.

도 2b를 참조하면, 대상체(230)가 지문접촉면(222)에 접촉한 상태에서, 광원부(240)가 표면 플라즈마 공명각(θspr)으로 입사광(L3)을 광학구조체(200)에 제공하여, 금속막(220)과 지문접촉면(222)의 경계면에서 표면 플라즈몬 공명을 발생시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 표면 플라즈마 공명각(θspr)은, 금속막(220)의 유전 함수, 유전체인 대상체(230)의 유전 함수, 금속막(220)의 두께에 의해 결정될 수 있다. 즉, 생체 지문을 가지는 사람의 손가락 또는 발가락을 대상체(230)로 하여, 금속막(220)의 경계면에서 표면 플라즈마 공명이 발생하는 조건을 만족하는 표면 플라즈마 공명각(θspr)을 산출할 수 있다. 2B, when the object 230 is in contact with the fingerprint contact surface 222, the light source unit 240 provides incident light L3 to the optical structure 200 at a surface plasma resonance angle? Spr , The surface plasmon resonance may occur at the interface between the metal film 220 and the fingerprint contact surface 222. As described above, the surface plasma resonance angle? Spr can be determined by the dielectric function of the metal film 220, the dielectric function of the object 230 as a dielectric, and the thickness of the metal film 220. That is, the surface plasmon resonance angle? Spr that satisfies the condition that the surface plasmon resonance occurs at the interface of the metal film 220 can be calculated using the finger 230 or the toe of the person having the biometric fingerprint as the object 230 .

표면 플라즈몬 공명이 발생하는 경우, 광센서(250)에서 수집되는 반사광(L4)의 강도는 상대적으로 감소될 수 있다. 즉, 표면 플라즈마 공명각(θspr)으로 입사광(L3)을 제공함으로써, 상술한 생체 지문을 가지는 대상체(230)로부터 출사되는 반사광(L4)의 강도를 낮출 수 있다. In the case where surface plasmon resonance occurs, the intensity of the reflected light L4 collected by the optical sensor 250 can be relatively reduced. That is, by providing the incident light L3 at the surface plasma resonance angle? Spr , the intensity of the reflected light L4 emitted from the object 230 having the above-described biometric fingerprint can be lowered.

생체 지문이 아닌 모조 지문을 가지는 모형을 지문접촉면(222)에 접촉하는 경우, 상술한 생체 지문을 가지는 대상체(230)가 지문접촉면(222)에 접촉하는 경우와 비교하여 표면 플라즈마 공명각(θspr)이 변화하게 된다. 따라서, 상기 생체 지문을 가지는 대상체(230)에 적용되는 표면 플라즈마 공명각(θspr)과 동일한 입사각으로 입사광을 제공할 때, 상기 모조 지문을 가지는 모형으로부터 검출되는 반사광(L4)의 강도가 차별될 수 있다. 다시 말하면, 상기 모조 지문을 가지는 대상체가 금속막(250)에 접촉할 때 광센서(250)에서 수신하는 반사광의 강도는 상기 생체 지문을 가지는 대상체가 금속막(220)에 접촉할 때 광센서(250)에서 수신하는 반사광의 강도(intensity)보다 높을 수 있다.The surface plasmon resonance angle &thetas; spr ' (n) is smaller than the case where the object 230 having the biological fingerprint described above touches the fingerprint contact surface 222 when the model having the phoenix fingerprint is brought into contact with the fingerprint contact surface 222 ). Therefore, when the incident light is provided at the same incident angle as the surface plasma resonance angle? Spr applied to the object 230 having the biometric fingerprint, the intensity of the reflected light L4 detected from the model having the imitation fingerprint is discriminated . In other words, the intensity of the reflected light received by the optical sensor 250 when the object having the phantom fingerprint is brought into contact with the metal film 250 is measured by the optical sensor 250 when the object having the biometric fingerprint contacts the metal film 220 The intensity of the reflected light received by the light source 250 may be higher than the intensity of the reflected light received by the light source 250. [

상술한 반사광(L4)의 강도 차이를 이용하여, 생체 지문과 모조 지문을 서로 구별할 수 있다.
The biometric fingerprint and the dummy fingerprint can be distinguished from each other by using the difference in intensity of the reflected light L4 described above.

도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시 예에 따르는 광학 구조물의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 광학 구조체(200)의 프리즘(210)은 입사광(L3) 및 반사광(L4)을 접하는 방향에 광입사구조물(212)로서, 쇄기형 어레이를 구비할 수 있다.3A and 3B are views schematically showing a configuration of an optical structure according to an embodiment of the present disclosure. 3A, the prism 210 of the optical structure 200 may include a wedge-shaped array as a light incidence structure 212 in a direction contacting the incident light L3 and the reflected light L4.

상술한 바와 같이, 입사광(L3)은 조준 렌즈(242)에 의해 평행한 경로를 가지는 평행광일 수 있다. 프리즘(210)은 입사광(L3)의 입사 방향에 수직으로 배치되는 입사면(212a)을 구비할 수 있다. 또한, 프리즘(210)은 입사광(L3)이 광학 구조체(200)의 내부에서 반사될 때, 진행 방향에 대하여 수직으로 배치되는 출사면(212b)를 구비할 수 있다. 상기의 입사면(212a) 및 출사면(212b)의 구조는 공기와 프리즘(210)과의 계면에서 원하지 않는 광의 굴절을 억제할 수 있다. 도 3a에서 도시되는 바와 같이, 서로 인접하는 입사면(212a)과 출사면(212b)는 쇄기 형태를 가지며, 상기 쇄기 형태의 복수의 광입사구조물이 어레이(212)를 이룰 수 있다.As described above, the incident light L3 may be a parallel light having a parallel path by the collimating lens 242. [ The prism 210 may have an incident surface 212a disposed perpendicularly to the incident direction of the incident light L3. The prism 210 may have an exit surface 212b disposed perpendicularly to the traveling direction when the incident light L3 is reflected inside the optical structure 200. [ The structure of the incident surface 212a and the exit surface 212b can suppress undesired refraction of light at the interface between the air and the prism 210. [ As shown in FIG. 3A, the incident surface 212a and the exit surface 212b adjacent to each other have a wedge shape, and a plurality of light incidence structures in the wedge shape can form the array 212. [

도 3b를 참조하면, 다른 실시 예로서 프리즘(214)은 단일의 쇄기형 구조를 가질 수 있다. 이때, 프리즘(214)의 입사면(212a)은 입사광(L3)의 입사 방향에 수직으로 배치되고, 출사면(212b)는 반사광(L4)의 진행 방향에 수직으로 배치될 수 있다.
Referring to FIG. 3B, as another embodiment, the prism 214 may have a single wedge-shaped structure. The incident surface 212a of the prism 214 may be perpendicular to the incident direction of the incident light L3 and the exit surface 212b may be perpendicular to the traveling direction of the reflected light L4.

도 4는 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 지문인식장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 지문인식장치(40)는 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예의 지문인식장치(20)와 비교하여, 광원부(440)가 추가적인 광원(440)을 포함한다. 도면에서는, 프리즘으로서, 도 3b에 도시되는 프리즘(214)을 예시적으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 도 3a에 도시되는 쇄기형 어레이(212)를 구비하는 프리즘(210)을 적용할 수도 있다.4 schematically shows a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present disclosure; Referring to FIG. 4, the fingerprint recognition device 40 includes a light source 440 and a light source 440 in addition to the fingerprint recognition device 20 of the embodiment shown in FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B. . Although the prism 214 shown in FIG. 3B is exemplarily shown as a prism in the drawing, the prism 210 having the wedge-shaped array 212 shown in FIG. 3A is not necessarily limited to the prism 210 It is possible.

이하에서는, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 광원을 제1 광원부(241)로 명명하며, 본 실시예에서 추가적으로 구성되는 광원을 제2 광원부(441)로 명명한다. Hereinafter, a light source that performs the same function as in the embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, 3A, and 3B will be referred to as a first light source unit 241, and a light source, which is additionally included in the present embodiment, (441).

제1 광원부(241)에서 방출되는 입사광(L3)이 금속막(220)과 대상체(230)의 지문접촉면에서 표면 플라즈몬 공명을 발생시키는데 반하여, 제2 광원부(440)에서 방출되는 입사광(L6)은 상기 지문접촉면에서 상기 표면 플라즈몬 공명을 발생시키지 않을 수 있다. 제2 광원부(440)은 대상체(230)의 인식대상지문(232)의 이미지를 형성하기 위한 입사광(L6)을 제공할 수 있다. The incident light L3 emitted from the first light source section 241 generates surface plasmon resonance at the fingerprint contact surface of the metal film 220 and the target object 230 while the incident light L6 emitted from the second light source section 440 The surface plasmon resonance may not occur at the fingerprint contact surface. The second light source unit 440 may provide incident light L6 for forming an image of the fingerprint image to be recognized 232 of the object 230. [

도시되는 바와 같이, 제1 광원부(240)가 제1 광원(241), 조준 렌즈(242) 및 편광자(224)를 구비하고, 제2 광원부(440)은 제2 광원(441) 및 조준 렌즈(442)를 구비할 수 있다. 제2 광원(441)은 일 예로서, 레이저 다이오드 또는 발광다이오드를 포함할 수 있다. 제2 광원(441)로부터 방출되는 1차 광(L5)은 조준 렌즈(442)를 통해 평행광인 입사광(L6)으로 변환될 수 있다. As shown, the first light source unit 240 includes a first light source 241, a collimating lens 242, and a polarizer 224, and the second light source unit 440 includes a second light source 441 and a collimating lens 442). The second light source 441 may include, for example, a laser diode or a light emitting diode. The primary light L5 emitted from the second light source 441 can be converted into incident light L6 that is parallel light through the collimating lens 442. [

일 실시 예에서, 제2 광원부(440)가 제공하는 입사광(L6)의 파장은 제1 광원부(240)가 제공하는 입사광(L3)의 파장과 서로 다를 수 있다. 입사광(L6)의 입사각은 입사광(L3)의 입사각과 서로 다를 수 있다.The wavelength of the incident light L6 provided by the second light source unit 440 may be different from the wavelength of the incident light L3 provided by the first light source unit 240. [ The incident angle of the incident light L6 may be different from the incident angle of the incident light L3.

입사광(L6)은 지문접촉면(222)에서 인식대상지문(232)의 골과 융선을 따라 국부적으로 통과되거나 산란된 후에 지문 영상 정보를 가지는 반사광(L7)으로 반사될 수 있다. 반사광(L7)은 광센서(250)에 수집된 후에, 연산부(미도시)를 통해 이미지화될 수 있다.The incident light L6 may be reflected by the reflected light L7 having the fingerprint image information after locally passing or scattering along the ridges and ridges of the fingerprint recognition object 232 at the fingerprint contact surface 222. [ The reflected light L7 may be imaged through an operation unit (not shown) after being collected by the optical sensor 250. [

본 실시 예에서는 제1 광원부(240)를 통해 생체 지문을 가지는 대상체에 대한 표면 플라즈몬 공명을 만족시키는 조건의 입사광(L3)을 광학구조체에 제공함으로써, 상기 광학구조체에 접촉하는 인식대상물이 생체인지 모형인지를 식별할 수 있다. 또한, 제2 광원부(440)을 통해 별도의 입사광(L6)을 광학구조체에 제공하고, 지문 정보를 가지는 반사광을 광센서를 통해 수집함으로써 지문의 이미지를 확보할 수 있다.
In this embodiment, incident light (L3) satisfying the surface plasmon resonance for a target object having a biometric fingerprint is provided to the optical structure through the first light source unit (240), so that the object to be detected, which is in contact with the optical structure, Can be identified. Further, it is possible to secure the image of the fingerprint by providing the incident light L6 through the second light source 440 to the optical structure and collecting the reflected light having the fingerprint information through the optical sensor.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 지문인식방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 5의 S510 블록을 참조하면, 프리즘 및 상기 프리즘 상에 배치되며 지문접촉면을 구비하는 금속막을 포함하는 광학구조체를 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광학구조체는 서로 인접하는 입사면과 방출면을 구비하는 쇄기 형태를 가지는 프리즘 구조물 상에 배치되는 5 내지 100 nm 두께의 금속 박막을 포함할 수 있다.5 is a flowchart schematically illustrating a fingerprint recognition method according to an embodiment of the present disclosure. Referring to block S510 of FIG. 5, there is provided an optical structure including a prism and a metal film disposed on the prism and having a fingerprint contact surface. According to one embodiment, the optical structure may comprise a 5 to 100 nm thick metal foil disposed on a prism structure having a wedge shape having an incident surface and an exit surface that are adjacent to each other.

S520 블록을 참조하면, 제1 광원을 이용하여 상기 광학구조체에 편광된 입사광을 제공한다. 상기 제1 광원은 일 예로서, 레이저 다이오드 또는 발광다이오드를 포함할 수 있다. 본 공정은 다음의 과정으로 진행될 수 있다. 생체 지문을 구비하는 대상체의 정보에 근거하여 상기 금속막에 제공될 상기 입사광의 파장 및 입사각을 결정한다. 구체적으로, 상기 생체 지문을 가지는 대상체가 상기 지문접촉면과 접촉할 때, 상기 입사광에 의해 상기 지문접촉면에서 표면 플라즈마 공명이 발생하는 파장 및 입사각을 결정한다. 상기 표면 플라즈마 공명이 발생하는 파장 및 입사각은 상기 금속막과 상기 생체 지문을 가지는 대상체가 가지는 복소유전율에 근거하여 결정될 수 있다.Referring to S520 block, a first light source is used to provide polarized incident light to the optical structure. The first light source may include, for example, a laser diode or a light emitting diode. The present process can proceed to the following process. A wavelength and an incident angle of the incident light to be provided to the metal film are determined based on information of a target object having a biometric fingerprint. Specifically, when an object having the biometric fingerprint contacts the fingerprint-contact surface, a wavelength and an incident angle at which surface plasma resonance occurs in the fingerprint-contact surface are determined by the incident light. The wavelength and incident angle at which the surface plasmon resonance occurs may be determined based on the complex permittivity of the metal film and the object having the biometric fingerprint.

이어서, 조준 렌즈를 이용하여 상기 제1 광원으로부터 방출되는 광을 평행광으로 변환한다. 그리고, 편광자를 이용하여 상기 광을 p-방향으로 편광시킨다. 최종적으로, p-방향의 편광을 가지는 평행광이 표면 플라즈마 공명이 발생하는 파장 및 입사각으로 상기 광학구조체에 입사할 수 있다. 상기 평행광으로 변환하는 공정 및 p-방향으로 편광시키는 공정은 순서가 서로 바뀔 수도 있다.Subsequently, the light emitted from the first light source is converted into parallel light using a collimating lens. Then, the light is polarized in the p-direction using a polarizer. Finally, the parallel light having the polarization in the p-direction can enter the optical structure at a wavelength and an incident angle at which surface plasmon resonance occurs. The process of converting into the parallel light and the process of polarizing in the p-direction may be reversed in order.

추가적으로, 제2 광원을 이용하여, 상기 제1 광원의 입사광과 다른 파장을 가지는 입사광을 상기 광학구조체에 제공한다. 상기 제2 광원이 제공하는 입사광은 상기 지문접촉면에서 표면 플라즈마 공명이 발생하지 않는 파장 또는 입사각을 가질 수 있다.In addition, using the second light source, incident light having a wavelength different from that of the incident light of the first light source is provided to the optical structure. The incident light provided by the second light source may have a wavelength or an incident angle at which surface plasma resonance does not occur at the fingerprint contact surface.

S530 블록을 참조하면, 광센서를 이용하여 상기 광학구조체로부터 반사되는 반사광을 수집한다. 상기 광센서는 광검출기로서, CCD 또는 CMOS 어레이를 포함할 수 있다. 상기 광센서는 복수의 픽셀 영역을 가지는 이미지 센서를 구비할 수 있다. Referring to S530 block, a light sensor is used to collect reflected light reflected from the optical structure. The optical sensor may comprise a CCD or CMOS array as a photodetector. The optical sensor may include an image sensor having a plurality of pixel regions.

상기 광센서는 상기 제1 광원의 입사광에 기인하는 반사광 및 상기 제2 광원의 입사광에 기인하는 반사광을 수집할 수 있다. 수집된 상기 제2 광원의 입사광에 기인하는 반사광에 의해 인식대상지문의 이미지가 판독될 수 있다.The optical sensor may collect the reflected light caused by the incident light of the first light source and the reflected light caused by the incident light of the second light source. The image of the recognition object can be read by the reflected light caused by the incident light of the second light source.

S540 블록을 참조하면, 상기 광학구조체와 인식대상지문을 구비한 대상체가 접촉할 때, 상기 지문접촉면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명의 존부에 의해 상기 대상체의 생체 지문 여부를 식별한다.Referring to S540, when the optical structure and the object having the fingerprint to be recognized come into contact with each other, presence or absence of surface plasmon resonance occurring on the fingerprint contact surface identifies whether or not the fingerprint of the subject is a biometric fingerprint.

구체적으로, 먼저, 상기 제1 광원은 생체지문을 구비하는 대상체가 상기 지문접촉면을 접촉할 때, 상기 지문접촉면에서 상기 표면 플라즈마 공명이 발생하는 조건을 만족하도록 광을 제공한다. 이때, 상기 인식대상지문을 구비하는 대상체가 생체 지문을 구비하는 대상체인 경우, 상기 광센서에서 수집하는 반사광의 강도(intensity)가, 소정의 임계치보다 감소할 수 있다. 반면에, 상기 인식대상지문을 구비하는 대상체가 모조 지문을 구비하는 모형인 경우, 상기 광센서에서 수신하는 반사광의 강도(intensity)가, 소정의 임계치 이상일 수 있다. Specifically, first, the first light source provides light to satisfy the condition that the surface plasmon resonance occurs at the fingerprint contact surface when a subject having a biometric finger touches the fingerprint contact surface. At this time, when the object having the fingerprint to be recognized is an object having a biometric fingerprint, the intensity of the reflected light collected by the optical sensor may be reduced to a predetermined threshold value. On the other hand, when the object having the fingerprint to be recognized is a model having a phantom fingerprint, the intensity of the reflected light received by the optical sensor may be a predetermined threshold value or more.

상술한 과정을 수행함으로써, 인식대상지문을 가지는 대상체가 생체인지 또는 모형인지를 식별할 수 있다. 추가적으로, 인식대상지문의 이미지를 광학적으로 검출할 수 있다.By performing the above-described process, it is possible to identify whether the object having the fingerprint to be recognized is a living body or a model. In addition, an image of the recognition object can be optically detected.

이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It can be understood that

20 40: 지문인식장치,
110 210: 프리즘, 120 220: 금속층,
130: 유전층, 200: 광학구조체,
212: 광입사구조물, 212a: 입사면, 212b: 출사면,
222: 지문접촉면, 230: 대상체, 232: 인식대상지문,
240: 광원부, 241: 제1 광원,
242: 조준 렌즈, 244: 편광자,
250: 광센서, 440: 제2 광원부,
441: 제2 광원, 442: 조준 렌즈.20 40: fingerprint recognition device,
110 210: prism, 120 220: metal layer,
130: dielectric layer, 200: optical structure,
212: light incidence structure, 212a: incident surface, 212b: exit surface,
222: fingerprint contact surface, 230: object, 232: fingerprint to be recognized,
240: light source part, 241: first light source,
242: aiming lens, 244: polarizer,
250: optical sensor, 440: second light source part,
441: second light source, 442: aiming lens.

Claims (11)

프리즘 및 상기 프리즘 상에 배치되고 지문접촉면을 구비하는 금속막을 포함하는 광학구조체;
상기 광학구조체에 편광된 입사광을 제공하는 제1 광원부; 및
상기 광학구조체로부터의 반사광을 수집하는 광센서를 포함하되,
상기 금속막과 인식대상지문을 구비한 대상체가 접촉할 때, 상기 지문접촉면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명의 존부에 의해 상기 대상체의 생체 지문 여부를 식별하는
지문인식장치.
An optical structure including a prism and a metal film disposed on the prism and having a fingerprint contact surface;
A first light source unit for providing polarized incident light to the optical structure; And
And an optical sensor for collecting reflected light from the optical structure,
When the metal film and the object having the fingerprint to be recognized come into contact with each other, presence or absence of surface plasmon resonance occurring on the fingerprint contact surface identifies whether or not the object is a biometric fingerprint
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
상기 입사광은, 생체 지문을 가지는 대상체가 상기 금속막에 접촉할 때, 표면 플라즈몬 공명이 발생하는 입사각으로 상기 지문접촉면으로 입사하는
지문인식장치.
The method according to claim 1,
Wherein the incident light is incident on the fingerprint contact surface at an incident angle at which surface plasmon resonance occurs when a target object having a living body fingerprint contacts the metal film
Fingerprint recognition device.
제2 항에 있어서,
상기 표면 플라즈몬 공명이 발생하는 조건을 만족하는 상기 파장 및 상기 입사각은 상기 금속막과 상기 생체 지문을 가지는 대상체의 복소유전율에 근거하여 결정되는
지문인식장치.
3. The method of claim 2,
The wavelength and the angle of incidence satisfying the condition for generating the surface plasmon resonance are determined based on the complex permittivity of the metal film and the object having the biometric fingerprint
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
생체 지문을 가지는 대상체가 상기 금속막에 접촉할 때 상기 광센서에서 수신하는 반사광의 강도(intensity)는, 모조 지문을 가지는 대상체가 상기 금속막에 접촉할 때 상기 광센서에서 수신하는 반사광의 강도보다 낮은
지문인식장치.
The method according to claim 1,
The intensity of the reflected light received by the photosensor when the object having the living body fingerprint contacts the metal film is higher than the intensity of the reflected light received by the photosensor when the object having the imitation fingerprint comes into contact with the metal film low
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
상기 제1 광원부는
제1 광원;
상기 제1 광원부으로부터 방출되는 광을 평행광으로 변환하는 조준 렌즈(collimating lens); 및
상기 제1 광원으로부터 방출되는 광을 p-방향으로 편광시키는 편광자(polarizer)를 포함하는
지문인식장치.
The method according to claim 1,
The first light source unit
A first light source;
A collimating lens for converting light emitted from the first light source unit into parallel light; And
And a polarizer for polarizing the light emitted from the first light source in the p-direction
Fingerprint recognition device.
제5 항에 있어서,
상기 광원은
레이저 다이오드 또는 발광다이오드를 포함하는
지문인식장치.
6. The method of claim 5,
The light source
Including laser diodes or light emitting diodes
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
상기 프리즘은
상기 서로 인접한 상기 입사면과 상기 방출면을 가지는 쇄기 형태의 어레이를 포함하는
지문인식장치
The method according to claim 1,
The prism
And an array of wedge-shaped arrays having said entrance surface and said exit surface adjacent to each other
Fingerprint reader
제1 항에 있어서,
상기 금속막은 5 내지 100 nm의 두께를 가지는
지문인식장치.
The method according to claim 1,
The metal film has a thickness of 5 to 100 nm
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
상기 광센서는
CCD 또는 CMOS 어레이를 포함하는
지문인식장치.
The method according to claim 1,
The optical sensor
Including CCD or CMOS arrays
Fingerprint recognition device.
제1 항에 있어서,
상기 금속막에 지문 이미지 촬영을 위한 광을 제공하는 제2 광원부를 더 포함하는
지문인식장치.
The method according to claim 1,
And a second light source unit for providing light for photographing the fingerprint image to the metal film
Fingerprint recognition device.
제10 항에 있어서,
상기 제2 광원부의 파장은 상기 제1 광원부의 파장과 서로 다른
지문인식장치.

11. The method of claim 10,
Wherein the wavelength of the second light source part is different from the wavelength of the first light source part
Fingerprint recognition device.

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