KR100309738B1 - 지문 접촉 감지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단순 접촉에 의해 접촉되는 물체의 표면 패턴을 감지하는 접촉발광소자를 이용한 지문입력장치에서 지문의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
상기 본 발명은 직류를 수신받아 교류로 변환시켜 서로 다른 크기를 갖는 제1교류와 제2교류를 발생하고 지문입력장치의 아이들(idle) 상태 여부에 따라 제1교류와 제2교류를 선택하여 출력하는 인버터(inverter)부와, 지문입력장치로 초기 지문접촉시 인버터부에서 발생되어 출력되는 제1교류의 진폭이 변화되면 이를 감지하여 진폭 감지신호를 발생하여 출력하는 진폭 변화 감지부와, 진폭 변화 감지부로부터 출력되는 진폭 감지신호와 기준신호를 수신받아 진폭 감지신호가 기준신호 이상이면 하이 레벨(high level)신호를 발생하여 인버터부로부터 제2교류가 출력되도록 하는 비교기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 지문 접촉 감지장치에 관한 것으로, 특히 단순 접촉에 의해 접촉되는 물체의 표면 패턴을 감지하는 접촉발광소자를 이용한 지문입력장치에서 지문의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
개인 또는 기업간 경쟁이 치열해짐에 의해 자신의 기술 또는 업무상의 비밀을 보호하기 위해 록킹(locking) 장치가 사용된다. 록킹 장치는 제한된 장소 또는 물건을 미리 정해진 사람만이 사용하기 위해 패스워드가 설정되며, 패스워드는 단순한 문자나 숫자를 이용한 것에서 최근 지문을 이용하고 있다.
지문을 이용하여 패스워드를 설정하기 위해 지문을 감지할 수 있는 지문입력장치가 요구되며, 지문입력장치에서 지문을 감지하기 위한 소자로 가변 캐패시터(capacitor), 광학 또는 발광체가 있다.
가변 캐패시터를 사용한 지문입력장치는 지문의 접촉시 용량의 변화를 감지하여 지문을 감지하며, 광학을 이용한 지문입력장치는 지문으로 빛을 입사시킨 후 반사되는 빛을 감지하여 지문을 감지한다.
발광체를 이용한 지문입력장치는 지문 입력시 지문의 접촉에 의해 광이미지를 발생하고 발생된 광이미지를 전기신호로 변화하여 출력한다. 발광체를 이용한 지문입력장치는 지문의 패턴을 광신호로 발생한다는 점에서 광학을 이용한 지문입력장치와 동일하나 발광체를 이용한 지문입력장치는 광학을 이용한 지문입력장치 보다 박형화할 수 있어 용도가 다양하게 개발되고 있다.
그런데 발광체를 이용한 지문입력장치는 접촉되는 지문을 감지하기 위해 항시 전원이 공급된 상태로 유지된 상태로 있다. 즉, 발광체를 이용한 지문입력장치는 전원을 공급받은 상태에서 지문 접촉시 접촉된 지문을 감지함으로 인해 소비 전력이 증가되고 이로 인해 지문입력장치에서 지문의 접촉에 의해 발광하는 발광체의수명이 짧아져 제품의 신뢰성을 저하시키거나 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지문입력장치에서 지문의 접촉 여부를 감지하여 지문이 입력되지 않은 경우에 지문입력장치를 이이들(idle) 상태로 유지하여 소비 전력을 절감하는 지문 접촉 감지장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 지문의 접촉시에만 지문입력장치의 접촉발광소자 시스템으로 전원이 공급되도록 함으로써 접촉발광소자의 발광체의 수명을 장기화하여 지문입력장치의 제품 신뢰성과 수명을 증가시킴에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 지문 접촉 감지장치의 블럭 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 인버터에서 발생되는 교류의 변화를 나타낸 파형도이 다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
11 : 인버터부 11a: 인버터
11b: 스위치 12 : 지문입력장치
12a: 접촉발광소자 12b: 렌즈
12c: 이미지 센서 13 : 진폭 변화 감지부
13a: 노치 필터 13b: 반전기
13c: 정류기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 직류를 수신받아 교류로 변환시켜 서로 다른 크기를 갖는 제1교류와 제2교류를 발생하고 지문입력장치의 아이들(idle) 상태 여부에 따라 제1교류와 제2교류를 선택하여 출력하는 인버터(inverter)부와, 지문입력장치의 초기 지문접촉로 인버터부에서 발생되어 출력되는 제1교류의 진폭이 변화되면 이를 감지하여 진폭 감지신호를 발생하여 출력하는 진폭 변화 감지부와, 진폭 변화 감지부로부터 출력되는 진폭 감지신호와 기준신호를 수신받아 진폭 감지신호가 기준신호 이상이면 하이 레벨(high level)신호를 발생하여 인버터부로부터 제2교류가 출력되도록 하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 지문 접촉 감지장치를 제공한다.
(실시예)
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 지문 접촉 감지장치를 상세히설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1은 본 발명에 의한 지문 접촉 감지장치의 블럭 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인버터에서 발생되는 교류의 변화를 나타낸 파형도이다.
먼저 직류(DC)를 수신받아 교류로 변환시켜 서로 다른 크기를 갖는 제1교류(AC1)와 제2교류(AC2)를 발생하고 지문입력장치(12)의 아이들(idle) 상태 여부에 따라 제1교류(AC1)와 제2교류(AC2)를 선택하여 출력하는 인버터(inverter)부(11)와, 지문입력장치(12)의 초기 지문접촉시 인버터부(11)에서 발생되어 출력되는 제1교류(AC1)의 진폭이 변화되면 이를 감지하여 진폭 감지신호를 발생하여 출력하는 진폭 변화 감지부(13)와, 진폭 변화 감지부(13)로부터 출력되는 진폭 감지신호와 기준신호를 수신받아 진폭 감지신호가 기준신호 이상이면 하이 레벨(high level)신호를 발생하여 인버터부(11)로부터 제2교류(AC2)가 출력되도록 하는 비교기(14)로 구성된다.
상기 지문입력장치(12)는 지문을 감지하여 광신호에서 전기신호로 변환시켜 지문이미지신호로 발생하여 출력한다. 지문을 감지하는 지문입력장치(12)는 접촉발광소자(12a), 렌즈(lens)(12b) 및 이미지 센서(image sensor)(12c)가 각각 소정 간격으로 설치되어 구성된다.
상기 접촉발광소자(12a), 렌즈(12b) 및 이미지 센서(12c)로 구성된 지문입력장치(12)는 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되면 지문 패턴에 의한 광이미지신호를 발생한다.
이때 상기 접촉발광소자(12a)에서 발생된 광이미지신호는 렌즈(12c)로 입사된 후 투과되어 이미지 센서(12c)의 표면에 조사되며, 상기 이미지 센서(12c)는 조사된 광이미지신호를 전기신호로 변환시켜 지문이미지신호로 발생한다.
이어서 상기 이미지 센서(12c)에서 지문이미지신호를 발생하기 위해 접촉발광소자(12a)로 소정의 교류전압이 인가된다. 즉, 접촉발광소자(12a)와 접촉된 지문과의 사이에 전계가 형성되도록 하고, 이 전계에 의해 발광하여 광이미지를 발생할 수 있도록 50∼100V의 전압과 1K∼1MHz의 주파수를 갖는 교류전압이 인가된다.
또한 상기 접촉발광소자(12a)로 인가되는 교류전압은 인버터부(11)에서 발생되며, 상기 인버터부(11)는 직류발생원(도시 않음)으로부터 출력되는 직류(DC)를 수신받아 교류로 변환시켜 제1교류(AC1)와 제2교류(AC2)를 각각 발생하여 출력한다.
상기 인버터부(11)에서 출력되는 제1교류(AC1)와 제2교류(AC2)는 서로 다른 크기로 발생된다. 즉, 제1교류(AC1)는 지문입력장치(12)의 아이들(idle) 상태를 유지하기 위한 교류이고, 제2교류(AC2)는 지문입력장치(12)에서 지문이 접촉되고 접촉된 지문의 광이미지를 발생기 위한 구동전압으로 사용된다.
또한 상기 인버터부(12)에서 발생된 제1교류(AC1)와 제2교류(AC2)는 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문 접촉되었는지 여부에 따라 선택되어 접촉발광소자(12a)로 인가된다. 이를 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되지 않은 경우와 지문이 접촉된 경우로 분리하여 설명하면 다음과 같다.
상기 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되지 않은 경우 인버터부(11)는 제1교류(AC1)를 발생하여 출력한다.
이어서 상기 제1교류(AC1)는 접촉발광소자(12a)로 인가되며, 이 전류는 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되는 경우 접촉발광소자(12a)에서 최소한의 전계가 형성되도록 하여 지문접촉시 미약한 광이 발광될 수 있는 크기로 설정된다.
즉, 극히 약한 교류를 접촉발광소자(12a)로 인가한 후 초기 지문 접촉시 이 지문 접촉에 의해 제1교류(AC1)의 진폭의 변화가 발생될 수 있도록 하며 이 상태를 지문입력장치(12)의 아이들(idle) 상태로 설정한다.
상기 지문입력장치(12)의 아이들 상태에서는 인버터부(11)에서 제1교류(AC1)는 도 2에 도시된 파형 'A'와 같다.
상기 파형 'A'는 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되지 않는 상태에서 인버터부(11)에서 발생된 제1교류(AC1)의 파형을 나타내고 있으며, 상기 인버터부(11)에서 제1교류(AC1)의 파형이 'A'와 같이 변동이 발생되지 않은 경우에 진폭 변화 감지부(13)는 비활성화된다.
또한 상기 진폭 변화 감지부(13)의 비활성화에 의해 인버터부(11) 내에 있는 스위치(12b)는 아이들 상태시 제1교류(AC1)가 접촉발광소자(12a)로 공급되도록 위치하여 지문입력장치(12)를 아이들 상태로 유지하게 된다.
따라서 지문입력장치(12)를 아이들 상태로 유지함으로써 지문입력장치(12)로 인가되는 교류전류를 최소화하여 소비 전력을 절감할 수 있다.
한편 상기 지문입력장치(12)의 아이들 상태에서 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉된 순간 인버터(11a)에서 변환되어 발생된 제1교류(AC1)의 파형은 도 2에 도시된 파형 'B'와 같이 순간적인 변화가 발생된다.
진폭이 변형된 제1교류(AC1)를 나타내는 파형 'B'는 파형 'A'에 비해 진폭이 감소된 상태이며, 파형 'B'와 파형 'A'의 진폭의 차는 ΔW이다. 즉, 지문입력장치(12)의 아이들 상태시 제1교류(AC1)는 파형 'A' 상태에서 지문이 접촉하는 초기 순간에는 파형 'A' 보다 진폭 ΔW가 증가되는 파형 'B'로 변형되어 발생된다.
상기 파형 'A' 보다 진폭이 ΔW만큼 감소된 변형된 제1교류(AC1)는 진폭 변화 감지부(13)의 노치 필터(13a)에 의해 지문 접촉전의 출력 파형의 진폭보다 감소되어 여과됨으로써 제1교류(AC1)를 감지하게 된다.
상기 노치 필터(13a)로부터 출력된 진폭이 감소된 제1교류(AC1)는 반전기(13b)에서 수신받아 부극성신호를 정극성을 갖는 신호로 변환시켜 출력한다.
이때 정극성으로 반전된 상기 제1교류(AC1)는 정류기(13c)에서 수신받아 교류신호를 직류신호로 변환시켜 출력한다. 정류기(13c)에서 정류되어 출력되는 직류신호는 진폭 감지신호로 비교기(14)의 비반전단자(+)로 인가되며, 반전단자(-)로 기준신호(Vref)가 인가된다. 진폭 감지신호와 기준신호(Vref)를 각각 수신받은 비교기(14)는 진폭 감지신호가 기준신호(Vref)의 전압 레벨(level) 보다 크면 하이(high) 레벨신호를 출력한다.
이어서 상기 비교기(14)에서 기준신호(Vref)를 설정하고, 이 기준신호(Vref) 이상 경우에 한하여 인버터부(11)를 활성화시킴으로써 아이들 상태에서의 제1교류(AC1)가 단순한 노이즈에 의해 진폭이 변화된 경우 이 진폭의 변화에 의해지문입력장치(12)가 활성화되지 않도록 하기 위함이다.
상기 지문입력장치(12)의 아이들 상태에서 인버터(11a)로부터 출력되는 제1교류(AC1)에 단순한 노이즈가 포함될 수 있다. 이 노이즈에 의해 제1교류(AC1)의 진폭이 변화고 이 변화에 의해 진폭 변화 감지부(13)가 활성화되어 인버터부(11)에서 제2교류(AC2)가 출력되어 지문입력장치(12)가 활성화되는 것을 방지한다.
또한 상기 비교기(14)에서 출력되는 하이 레벨신호는 인버터부(11)의 스위치(11b)로 인가된다. 스위치(11b)로 인가된 하이 레벨신호는 스위치(11b)의 상태를 절환시켜 인버터(11a)에서 출력되는 제2교류(AC2)가 접촉발광소자(12a)로 공급되도록 한다. 제2교류(AC2)가 접촉발광소자(12a)로 공급됨과 동시에 접촉된 지문 패턴에 의한 광이미지가 발생되며, 발생된 광이미지는 렌즈(12b)를 통해서 이미지 센서(12c)로 조사된다.
상기 이미지 센서(12c)는 조사된 광이미지를 전기신호로 변환하여 광이미지에 따른 지문이미지신호를 발생하게 된다. 즉, 지문이 접촉발광소자(12a)의 표면에 접촉하는 초기 순간에 인버터(11a)에서 발생된 제1교류(AC1)의 파형을 감지하여 아이들 상태에 있는 지문입력장치(12)를 활성화시켜 접촉된 지문의 이미지신호를 발생하도록 동작한다.
그후 지문이미지가 정상적으로 발생되면 소정 시간 대기 후에 지문의 접촉이 없는 경우 다시 아이들 상태로 복귀되도록 동작한다. 지문입력장치(12)의 활성화 상태에서 아이들 상태로 복귀하기 위해 스위치(11b)는 소정 시간 대기 후에 제1교류(AC1)가 출력되도록 절환한다. 이를 위해 스위치(11b)는 자동으로 토글(toggle)되도록 동작하는 스위치를 사용한다.
이와 같이 지문입력장치(12)의 접촉발광소자(12a)의 표면에 지문이 접촉되지 않는 경우에 접촉발광소자(12a)로 공급되는 교류를 최소로 설정함으로써 지문입력장치(12)를 아이들 상태로 설정할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 접촉발광소자를 이용한 지문입력장치에서 지문의 비접촉 경우 지문입력장치를 아이들 상태로 설정함으로써 소비전력을 절감할 수 있고, 발광체의 수명을 연장시킴으로써 제품의 신뢰성 및 수명을 연장하는 효과를 제공한다.
Claims (3)
- 지문을 감지하여 지문이미지신호를 발생하는 지문입력장치에 있어서,직류를 수신받아 교류로 변환시켜 서로 다른 크기를 갖는 제1교류와 제2교류를 발생하고 상기 지문입력장치의 아이들(idle) 상태 여부에 따라 제1교류와 제2교류를 선택하여 출력하는 인버터(inverter)부와;상기 지문입력장치로 초기 지문 접촉시 상기 제1교류의 진폭이 변화되면 이를 감지하여 진폭 감지신호를 발생하여 출력하는 진폭 변화 감지부와;상기 진폭 감지신호와 기준신호를 수신받아 비교하여 진폭 감지신호가 기준신호 이상이면 하이 레벨(high level) 신호를 발생하여 상기 인버터부에서 제2교류가 출력되도록 하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 지문 접촉 감지장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인버터부는 직류를 수신받아 교류로 변환시켜 서로 다른 크기를 갖는 제1교류와 제2교류를 발생하여 출력하는 인버터와;상기 제1교류와 제2교류를 수신받고 상기 비교기로부터 출력되는 진폭 감지신호를 수신받아 제2교류를 선택하여 출력하는 스위치로 구성됨을 특징으로 하는 지문 접촉 감지장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진폭 변화 감지부는 상기 지문입력장치로 초기 지문 접촉시 상기 인버터부에서 출력되는 진폭이 감소된 제1교류를 수신받아 출력하는노치 필터(notch filter)와;상기 진폭이 감소된 제1교류를 수신받아 극성을 반전시켜 출력하는 반전기와;상기 극성이 반전된 진폭 감지신호를 수신받아 교류에서 직류로 변환시켜 출력하는 정류기로 구성됨을 특징으로 하는 지문 접촉 감지장치.
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