JP6391732B2 - 二重弾性構造を備えた判子スキャナ及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、判子またはスタンプの凹凸面のパターンイメージを獲得する装置において、凹凸面についた朱肉やインクによる汚染にもかかわらず、きれいなイメージを獲得できるように二重弾性構造を備えた判子スキャナに関するものである。

意思決定の手段として使用される判子やスタンプは、凹凸状に刻印された面に朱肉やインクをつけて紙面などに押し、その凹凸イメージを生成するものである。これまで判子やスタンプ（以下、「判子など」と称する）で捺印したイメージをデジタルイメージとして獲得する方法は、第一、まず判子などを紙に捺印した後、第二、その凹凸イメージが押された紙を別途のスキャン装置を利用してデジタルイメージとしてスキャンする方式を使用していた。
しかし、最近このような判子やスタンプを従来の光学式指紋認識装置を応用して直接デジタルイメージとして生成する方法（例えば、特許文献１、凹凸状パターン映像の獲得装置及びその方法）が提示された。この方法によると、判子が押される過程で獲得される複数個のイメージを累積的に合成して最終の判子イメージを生成する方式を使用する。
図１には、この特許が提示する判子スキャナが開示されている。図１を参照する。提示された装置は基本的に光学式方式によってプリズム１０１に光を出射し、プリズム１０１で屈折及び反射された光をカメラモジュールを利用してデジタル映像として獲得する。図１では、判子１０の凹凸パターン１１とプリズム１０１間の接触を容易にするために透明な弾性膜１０３を利用している。判子１０の凹凸パターン１１は指紋とは異なって剛体であって水平面になっているため、弾性膜１０３が接触を容易にする。
問題は、判子などには朱肉やインクがついていることが多いが、その朱肉やインクがプリズム１０１または弾性膜１０３に跡を残すことである。このような朱肉やインクの跡は次に押す他の判子のイメージに補足されて現れるため、正確な判子のパターンイメージを獲得することを妨げるようになる。

大韓民国特許 第１１７９４２３号

よって、本発明の目的は、判子またはスタンプの凹凸面のパターンイメージを獲得する装置であって、凹凸面についた朱肉やインクによる汚染にもかかわらず、きれいなイメージを獲得できるように二重弾性構造を備えた判子スキャナを提供することにある。

上述した問題点を解決するための本発明の二重弾性構造を備えた判子スキャナは、光源、光屈折器及びイメージセンサを含むスキャン部と、パターン入力部と、本体と、を含み、前記パターン入力部が前記スキャン部に代わって判子の凹凸面を入力されてパターンイメージを光学的に生成する。
前記パターン入力部は、弾性膜と弾性バッドの二重弾性構造で具現され、弾性膜と弾性パッドとの間に空間部が形成される。弾性膜は弾性を有する素材であって、前記光屈折器のパターン入力面と平行に配置され、前記判子を押す過程で前記判子の凹凸面が接触する。弾性パッドは、弾性を有する透明は素材の平板であって、前記弾性膜との間に空間部を置いて離隔されて前記光屈折器のパターン入力部に取り付けられ、前記判子を押す過程で前記判子の凹凸面の形状で前記弾性膜によって加圧されることで、前記パターン入力面に代わって前記判子の凹凸面のパターンを入力される。本体は、前記スキャン部と弾性パッドを受容する。
実施例によって、前記本体の上面に装着される前記弾性膜は、中心フィルム部と縁部を含んで交換可能な状態に製作する。中心フィルム部は弾性を有する透明または不透明なシリコンまたは合成樹脂で製作され、前記判子の凹凸面が接触する。
縁部は、前記中心フィルム部を一定大きさの張力で引っ張ることで、前記中心フィルム部が一定大きさの範囲の弾性を有するように支持する。
他の方法として、縁部は中心フィルム部を支持する程度の役割をし、中心フィルム部の弾性を維持する他の構成が設けられてもよい。例えば、前記弾性膜の縁部が前記中心フィルム部と同じ素材で製作されてもよいが、このような場合、縁部が自ら中心フィルム部に弾性を提供することができない。その代わり、判子スキャナは前記弾性膜の縁部を固定するカバーを更に含んでもよい。この場合、前記カバーには前記中心フィルム部を露出する貫通孔と前記貫通孔に沿って上部スロットが形成され、前記本体の上面には前記上部スロットと噛み合う下部スロットが生成されて前記弾性膜の縁部を受容する。
なお、本体またはカバーは中心フィルム部に弾性を提供するための構成を更に備えてもよい。例えば、前記本体の上面の下部スロットから前記弾性パッドとの間の全体または一部の面が第１傾斜面として形成されるか、前記カバーの上部スロットから前記貫通孔との間の全体または一部の面が第２傾斜面として形成されてもよく、必要によっては第１傾斜面と第２傾斜面が全て具現されてもよい。弾性膜は第１傾斜面及び／または第２傾斜面によって一定レベルで押されながら一定弾性力を有する状態で本体に装着される。また、第１傾斜面及び／または第２傾斜面は前記弾性膜が前記弾性パッドに近接するように押すことで、弾性膜と弾性パッドの二重弾性構造によって判子を押すことが不安定になるか滑ることによってメージがつぶれる問題を防ぐことができる。
他の方法として、本体上面の第１傾斜面またはカバーの第２傾斜面に代わって、中心フィルム部を弾性パッドに近くなるように押す突起が本体上面またはカバーに形成されてもよい。

本発明の判子スキャナは、判子やスタンプのように凹凸パターンを有する物体の凹凸面のイメージを獲得することができる。特に、本発明の判子スキャナは判子またはスタンプなどが接触する接触面が判子などについたインクや朱肉などによって汚染されてもきれいなイメージを獲得することができる。
よって、本発明の装置はイメージを獲得するたびに接触面を洗浄する必要がなく、インクや朱肉で汚染された指紋、判子、スタンプなどを繰り返し使用しても、その汚染の跡がないきれいなイメージを獲得することができる。
また、本発明の判子スキャナは判子が押される弾性膜を交換可能な消耗性部品で製作することで、弾性膜が汚染されるか破れる場合にも容易に交換することができる。
また、弾性膜と弾性パッドとの間に配置された空間部の高さを最小化することで、弾性膜と弾性パッドの二重弾性構造によって判子を押すことが不安定になるか滑ってしまってイメージがつぶれる問題を防止する。

従来の判子スキャナの概念図である。 本発明の一実施例による判子スキャナの概念図である。 判子を押した状態の図２の判子スキャナの動作の説明に提供される図である。 本発明の一実施例による判子スキャナの分解斜視図である。 図４の判子スキャナの部分断面図である。 図４の判子スキャナの部分断面図である。

以下、前記目的を具体的に実現される本発明の実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図２を参照する。本発明の判子スキャナ２００は判子１０の凹凸面１０ａに対するパターンイメージを光学的な方式で生成する。ここで、判子１０は一側に特定パターンの凹凸が形成された凹凸面１０ａを有するものであればいかなるものであってもよい。例えば、判子１０は判子だけでなくスタンプなども該当する。
本発明の判子スキャナ２００は、スキャン部２１０及びパターン入力部２３０を含む。スキャン部２１０はデジタルパターンイメージが生成する従来の光学式指紋認識センサと同じ構成を有するものであって、光屈折器２１１、イメージセンサ２１３及び光源２１５を含む。必要によってはスキャン部２１０は少なくとも一つのレンズを含む。
スキャン部２１０のスキャン方式は、いわゆる「散乱式（透過式）」と「吸収式」方式を含むあらゆる形態の光学的イメージ獲得方式に全て適用される。よって、後述するパターン入力部２３０と光屈折器２１１の構成と配置を除けば、その光学的イメージの獲得方式によって多様な構成が追加または排除されてもよく、その構成の配置もいくらでも多様に具現することができる。
光屈折器２１１は内部に入射されるイメージ獲得用光を反射、屈折または散乱させて出射することでパターン映像を生成する構成であって、その断面の形状は図２のように三角形であってもよく、矩形、台形、二等辺三角形のような四角形であってもよい。図２は、プリズム（Ｐｒｉｓｍ）を光屈折器２１１として使用した例である。
基本的に、光屈折器２１１はパターンが接触するパターン入力面２１１ａと、パターン入力面２１１ａから反射または散乱された光（パターン映像）が出射される出射面２１１ｂと、イメージ獲得用光が入射される入射面２１１ｃを含む。
光屈折器２１１に入射されるイメージ獲得用光は判子スキャナ２００の内部に備えられた光源から出射されてもよく、上述したように別途の外部装置に備えられて他の光学手段を介して提供されてもよい。図２の例では内部光源２１５を使用しており、光源２１５から出射された光は入射面２１１ｃに入射される。
イメージセンサ２１３は光屈折器２１１から出射された映像を利用してデジタルパターンイメージを生成するが、イメージセンサ２１３も別途の外部装置に備えられる。

パターン入力部２３０は光屈折器２１１のパターン入力面２１１ａに代わって判子１０のパターンを入力される構成であって、第一、判子１０のように凹凸面１０ａの硬いパターンを入力するのに容易なだけでなく、第二、判子１０によってパターン入力面２１１ａが汚染することを防止し、第三、パターン入力部２３０自体が汚染されてもパターンの入力を妨げないようにする。パターン入力部２３０は平行して並んで配置された弾性パッド２３１と弾性膜２３３を含み、弾性パッド２３１と弾性膜２３３との間には空間部２３５が形成される。
弾性パッド２３１は光屈折器２１１の硬いパターン入力面２１１ａに代わって、指紋とは異なって硬い判子１０と接触することで、第一、判子１０が垂直方向に押されずに微細に傾いて押される場合や、第二、判子１０の凹凸面１０ａと光屈折器２１１のパターン入力面２１１ａが完全に密着されなくても、判子１０のパターンの形状が容易に入力されるようにする。
よって、硬い判子１０の押印方向が略垂直方向であれば、その凹凸面１０ａの凹凸部分全体が弾性パッド２３１と完全に密着するように、弾性パッド２３１は弱いレベルの弾性を有する透明素材であればよい。例えば、透明なシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）または透明な合成樹脂などを弾性パッド２３１の素材として使用してもよい。弾性パッド２３１の透明度は光の進行を過度に遮断しない程度であるべきである。
弾性パッド２３１が光屈折器２１１の硬いパターン入力面２１１ａに代わるためには、弾性パッド２３１自体が光経路に影響を及ぼさないか最小化されるべきである。まず、弾性パッド２３１は光屈折器２１１のパターン入力面２１１ａに密着されて取り付けられる。弾性パッド２３１はパターン入力面２１１ａに取り付けられれば十分であり、パターン入力面２１１ａと弾性パッド２３１との間に別途の接着剤による接着層を形成することは光経路が歪曲する恐れがあるため好ましくない。
弾性パッド２３１がパターン入力面２１１ａに代わる一方、弾性膜２３３は判子１０の凹凸面１０ａに代わる。弾性膜２３３は弾性パッド２３１の外面２３１ａから一定間隔離隔されて配置されることで、弾性膜２３３と弾性パッド２３１との間に空間部２３５ができるように配置される。空間部２３５は空気が詰められれば十分であるが、屈折率などを考慮して他の媒質で詰められてもよい。装着された状態の弾性膜２３３の縁が固定された状態を維持することで、判子１０が押される際に弾性膜２３３が引っ張られながら凹凸面１０ａに密着され、凹凸面１０ａの形状に変形されることが重要である。
弾性膜２３３は透明または不透明なもののうちいずれであっても構わず、弾性素材の薄い膜であればよいが、例えばシリコン、天然ゴムまたは合成樹脂などの薄い膜を利用する。
空間部２３５は弾性パッド２３１と弾性膜２３３との間に設けられた空気層であって、判子１０によって加圧された弾性膜２３３によって空間的に分割されながら凹凸面１０ａの凹凸パターンを弾性パッド２３１に入力する役割をする。空間部２３５の高さ、つまり弾性パッド２３１と弾性膜２３３との間の離隔程度は実験的に求めることができる。但し、空間部２３５が高いとユーザが垂直にまっすぐに判子１０を押すことが難しくなるか、相当な力を要する不便が生じる恐れがある。判子１０が空間部２３５の高さを通過しながら滑って押されることで、結局つぶれた判子イメージを得ることになる。よって、空間部２３５の高さは低いほど好ましい。

以下、図２及び図３を参照して本発明の判子スキャナ２００の動作を説明する。
ユーザが判子１０の凹凸面１０ａに対するデジタルパターンイメージを獲得するために図３のように凹凸面１０ａで弾性膜２３３を加圧すると、弾性膜２３３は更に弾性パッド２３１を加圧する。この際、弾性膜２３３の縁は固定されているため、判子１０を押すことによって伸びながら凹凸面１０ａに密着し、凹凸面１０ａの形状に伸びて、まるで判子１０の凹凸面１０ａに膜を覆ったような形態になる。
よって、弾性膜２３３のうち凹凸面１０ａの凹凸部分に当たる部分のみ弾性パッド２３１と接触することになり、弾性膜２３３の残りの部分は弾性パッド２３１と接触しない。従って、凹凸面１０ａの凹凸に当たる部分のみを除く残りの部分において、弾性膜２３３と弾性パッド２３１との間に依然として空気で詰められた空間部２３５が存在するようになる。結果的に、弾性パッド２３１には凹凸面１０ａの凹凸部分に対応する弾性膜部分のみ接触するようになり、弾性パッド２３１の残りの領域は空気と接触して、弾性パッド２３１の外面２３１ａからパターンの入力が発生する。
例えば、図２及び図３のような吸収式の場合、光源２１５から出射された光は光屈折器２１１の弾性パッド２３１の外面２３１ａに臨界角より大きい角度で入射されるため、凹凸面１０ａの凹凸がない部分では反射が起こる。よって、パターンイメージは凹凸がない部分が明るく、凹凸部分が暗いイメージとなる。
散乱式の場合、光源は図２の光源２１５とは異なる位置に設けられ、イメージを獲得するための光は直角または全反射のための臨界角より小さい角度で弾性パッド２３１の外面２３１ａに入射される。よって、凹凸面１０ａの凹凸部分では散乱が発生し、凹凸がない部分では全反射なしに空間部２３５に屈折されるため、凹凸部分が明るく残りの部分が暗いイメージを獲得するようになる。
凹凸面１０ａがインクや朱肉などで汚染された判子１０を繰り返し使用する場合、弾性膜２３３の外面にはインクや朱肉などによる汚染の跡が残る。しかし、弾性膜２３３にインクや朱肉などの汚染の跡があっても、その汚染部分が凹凸面１０ａの凹凸部分に当たらなければ、弾性パッド２３１と接触せずパターンイメージに補足されない。言い換えると、判子１０の凹凸面１０ａに汚染物質があって弾性膜２３３に跡を残しても、次の判子のパターンイメージの形成に全く影響を与えないのである。

実施例１：弾性膜の弾性力を維持するための本体及びカバーの構造
弾性膜２３３の実際的な形態は多様な要素を考慮すべきである。
第一、凹凸面１０ａがインクや朱肉などで汚染された判子１０を繰り返し使用する場合、弾性膜２３３を交換する必要が生じる。これは、まず弾性膜２３３の外面にインクや朱肉などによる汚染の跡が残るが、インクや朱肉などが弾性膜２３３に影響を与える恐れがあるためである。例えば、弾性膜２３３の素材に多少の差はあるが、朱肉などの油成分が弾性膜２３３を汚染することで、弾性膜２３３が重さによって垂れるか弾性力を失う恐れがある。また、次に弾性膜２３３は判子１０の凹凸面１０ａの形状をそのまま反映するように十分に薄い膜であるべきだが、その分繰り返し使用することで破れるか弾性を失う恐れがある。よって、弾性膜２３３は交換の必要が生じ、交換可能な状態に具現されることが好ましい。このような目的を達成するために、図４に示した判子スキャナ４００は弾性膜を装着及び脱着可能な構造に製作し、弾性膜は交換可能な消耗品として製作する。
第二、上述したように、弾性膜と弾性パッド２３１との間隔が狭いほど判子１０を容易に押すことができる。
第三、判子スキャナに装着された状態の弾性膜２３３は一定の弾性を維持するように一定範囲の張力で少し引っ張られた状態を維持すべきである。一方、過度な張力で弾性膜が引っ張られると弾性膜が判子１０を押す過程で破れる恐れがあるため、実験的に適正な張力範囲を設定すべきである。結局、弾性膜２３３はその縁が機具的に固定された状態で弾性パッド２３１の上部に装着されることで、判子１０によって加圧される際に凹凸面１０ａの形状に変形されることが重要である。
図４乃至図６を参照して、その一実施例を説明する。図４を参照する。本発明の一実施例による判子スキャナ４００は本体４１０、本体上面４１０ａを覆うカバー４５０、及び本体４１０とカバー４５０との間に装着される弾性膜４３０を含む。
本体４１０はスキャン部２１０と弾性パッド２３１を内装し、弾性パッド２３１は一部が本体上面４１０ａに露出されるように装着される。本体上面４１０ａには露出された弾性パッド２３１を囲む状態の下部スロット４１０ｂが設けられて後述する弾性膜４３０の縁部３４１を受容するが、下部スロット４１０ｂと弾性パッド２３１との間の全体または一部面には第１傾斜面４１０ｃが形成される。
カバー４５０は、弾性膜４３０の縁を本体４１０の下部スロット４１０ｂに固定し、弾性膜４３０を一定大きさで引っ張ることで弾性を有するようにする。まず、カバー４５０の中央には弾性膜４３０が露出されるように貫通孔４５１が形成されている。貫通孔４５１が判子１０を押すために弾性膜４３０を露出する窓（Ｗｉｎｄｏｗ）になる。上部スロット４５３と貫通孔４５１との間の全体または一部面には第１傾斜面に対応する第２傾斜面４５３が形成される。図４の例にはないが、実施例によっては、カバー４５０の貫通孔４５１の周りには本体上面４１０ａの下部スロット４１０ｂと噛み合う上部スロットが設けられ、弾性膜４３０の縁部４３１を一緒に受容してもよい。
弾性膜４３０は図２及び図３の弾性膜２３３に対応する。弾性膜４３０は、フレームを形成する縁部４３１と、縁部４３１によって支持される中心フィルム部４３３を含む。中心フィルム部４３３は判子１０が押される領域であって、図２の弾性膜２３３の機能を行う十分に薄いフィルムに具現される。縁部４３１は、本体４１０に装着される際に本体上面４１０ａの下部スロット４１０ｂに安着されることで下部スロット４１０ｂとカバー４５０によってその位置が固定され、押印過程で中心フィルム部４３３が伸びる際に中心フィルム部４３３を支持する。
図５及び図６を参照する。弾性膜４３０が装着されカバー４５０が閉まると、本体上面４１０ａの第１傾斜面４１０ｃとカバー４５０の第２傾斜面４５３が中心フィルム部４３３を弾性パッド２３１に近くなるように誘導する経路を形成することで、中心フィルム部４３３が弾性パッド２３１に更に近接するように押されて空間部２３５の高さが低くなる。同時に、カバー４５０の第２傾斜面４５３が中心フィルム部４３３の部分のうち縁部４３１に隣接した部分を押すことで中心フィルム部４３３を縁部４３１の方に引っ張るようになるため、貫通孔４５に露出された中心フィルム部４３３が一定な弾性を維持することができる。上述したように、中心フィルム部４３３が弾性パッド２３１に十分に近接し空間部２３５の高さを十分に低くするようになり、判子１０を押す過程での押印エラーが防止される。

図４乃至図６の例では、弾性パッド２３１が下部スロット４１０ｂより低く位置することで第１傾斜面４１０ｃが弾性パッド２３１の方に行くほど低くなる形態に具現されているが、逆に弾性パッド２３１が下部スロット４１０ｂより高く位置して第１傾斜面が弾性パッドに行くほど高くなる形態に具現されてもよく、第１傾斜面の一部が弾性膜の高さ、つまり空間部の高さを調節してもよい。また、本体上面４１０ａの第１傾斜面４１０ｃまたはカバー４５０の第２傾斜面４５３に代わって、中心フィルム部４３３を弾性パッド２３１に近くなるように押す突起が本体上面４１０ａまたはカバー４５０に形成されてもよい。
実施例によって、縁部４３１が硬い素材に具現されて中心フィルム部４３３を一定な張力で引っ張って弾性を維持するように、縁部４３１と中心フィルム部４３３が異なる素材で設けられてもよい。しかし、図４乃至図６の構造を適用する場合、縁部４３１は中心フィルム部４３３を単純に支持する役割をしてもよく、縁部４３１と中心フィルム部４３３が同じ素材で形成されることで、縁部４３１は中心フィルム部４３３から同じ素材で延長された形態になってもよい。

以上、いくつかの実施例が例示的に説明されたが、本発明がこの趣旨及び範疇から逸脱することなく他の様々な形態に具体化されることができるという事実は、該当技術に通常の知識を有する者には自明なはずである。また、上述した実施例は制限的なものではなく例示的なものとしてみなされるべきであって、添付した請求項及びこれと同等な範囲内の全ての実施例は本発明の範疇内に含まれる。

２１０ スキャン部
２１１ 光屈折器
２１３ イメージセンサ
２１５ 光源
２３０ パターン入力部
２３１ 弾性パッド
２３３ 弾性膜
２３５ 空間部
４００ 判子スキャナ
４１０ 本体
４１０ａ 本体上面
４１０ｂ 下部スロット
４１０ｃ 第１傾斜面
４３０ 弾性膜
４３１ 縁部
４３３ 中心フィルム部
４５０ カバー
４５１ 貫通孔
４５３ 第２傾斜面

Claims (2)

1. 光源、光屈折器及びイメージセンサを含むスキャン部を備え、判子の凹凸面のパターンイメージを光学的に生成する判子スキャナにおいて、
   弾性を有する素材であって、前記光屈折器のパターン入力面と平行に配置され、前記判子を押す過程で前記判子の凹凸面が接触する弾性膜と、
   弾性を有する透明な素材の平板であって、前記弾性膜との間に空間部を置いて離隔されて前記光屈折器のパターン入力面に取り付けられ、前記判子を押すことで前記判子の凹凸面の形状に前記弾性膜によって加圧されることで、前記パターン入力面に代わって前記判子の凹凸面のパターンを入力される弾性パッドと、
   前記スキャン部と弾性パッドを受容する本体と、を含み、
   前記本体の上面に装着される前記弾性膜は、弾性を有する透明または不透明なシリコンまたは合成樹脂で製作され、前記判子の凹凸面が接触する中心フィルム部と、前記中心フィルム部を一定の張力で引っ張ることで、前記中心フィルム部が一定の弾性を有するように支持する縁部と、を含んで交換可能な状態に製作され、
   前記弾性膜の縁部が前記中心フィルム部と同じ素材で製作され、
   前記弾性膜を固定するカバーを更に含み、
   前記カバーには前記中心フィルム部を露出する貫通孔が形成され、
   前記本体の上面には前記弾性膜の縁部を受容する下部スロットが生成され、
   前記判子の凹凸面や前記弾性膜の汚染にかかわらず、きれいなイメージを獲得可能なことを特徴とする、
   二重弾性構造を備えた判子スキャナ。
2. 前記本体の上面の下部スロットから前記弾性パッドの間の全体または一部面が第１傾斜面として形成されるか、前記本体の上面またはカバーに突起が形成されることで、前記弾性膜が前記弾性パッドに近接するように押して一定の弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の二重弾性構造を備えた判子スキャナ。

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