KR100341738B1

KR100341738B1 - 지문 입력 장치

Info

Publication number: KR100341738B1
Application number: KR1019990022821A
Authority: KR
Inventors: 이병진; 이휘석; 신성휴; 신상훈; 이종익; 김영재; 이천만; 강영미; 신용섭
Original assignee: 안준영; (주)니트 젠
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2002-06-24
Also published as: KR20010002816A

Abstract

본 발명은 광원, 지문 입력 표면을 갖는 광학 프리즘, 렌즈계, 검출기로 구성되는 지문 입력 장치에서, 광원에서 나온 빛살(light) 중에서, 지문 입력 표면의 지문의 골에 대응하는 부분에서 반사되는 것은 검출기에 의해 수신되지 않도록 하고, 지문 입력 표면이 지문의 돌기와 접촉하는 부분에서 산란 또는 난반사되는 빛살들만 검출기에 의해 수신되도록 광원을 배열하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 지문의 골 부분으로 입사한 빛은 렌즈계를 거쳐 상으로 맺히지 못하는 반면, 지문 돌기가 지문 입력 표면과 닿아 있는 부분으로 입사한 빛은 모든 방향으로 산란을 겪게 되고, 그 중 렌즈계에 의해 상으로 맺히는 조건을 만족하는 빛살들은 렌즈계를 통해 검출기에 지문의 영상으로 맺히게 된다. 따라서, 광원으로부터 나온 직접광에 의한 영향을 감소시킴으로써, 고해상도의 지문 영상을 얻는 것이 가능하게 된다.

Description

지문 입력 장치{FINGERPRINT INPUT SYSTEM}

본 발명은 지문 입력 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고화질의 지문 영상 입력을 가능하도록 한 지문 입력 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 지문 입력 장치를 도시하는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 종래의 지문 입력 장치는 광을 입사하기 위한 광원(10), 프리즘(30), 지문의 영상이 검출기에 맺히도록 하는 렌즈계(40), 결상된 지문 영상을 전기 신호로 변환하는 검출기(50), 그리고 검출기로부터 얻은 전기 신호를 컴퓨터 등 기타의 처리 장치로 보내거나 직접 처리하는 전자 회로부(60)로 구성되어 있다.

이러한 종래의 지문 입력 장치에 있어서, 손가락(20)은 프리즘(30)의 지문 입력 표면(32)에 놓여 진다. 광원(10)은 그로부터 방사되는 광이 지문 입력 표면(32)에서 임계각보다 더 큰 각도로 입사되도록 배치된다. 입사광중, 프리즘(30)의 지문 입력 표면(32)이 손가락(20)의 돌기(24)와 접촉하고 있는 부분으로 입사되는 광은 산란되는 한편, 손가락(20)의 골(22) 부분에 대응하는 부분으로 입사되는 광은 내부 전반사된다. 렌즈계(40) 및 검출기(50)는 이러한 반사광을 수신하도록 배치되어, 지문 패턴을 검출한다. 이 때, 검출되는 지문의 패턴은 지문의 돌기(24)에 대응하는 부분은 어둡게 되고, 지문의 골(22)에 대응하는 부분은 밝은 상태로 된다.

상술한 바와 같은 종래의 지문 입력 장치에서는, 프리즘(30)의 지문 입력 표면(32)에 접촉하는 지문의 돌기(24)에 대응하는 어두운 상이 지문의 골(22)에 대응하는 밝은 상을 배경으로 하고 있으므로, 밝은 배경과 돌기(24)에 대응하는 어두운 상의 밝기 차이가 커야만 고화질의 지문 영상을 얻을 수 있다. 더욱이, 산란광으로부터의 간섭은 검출기(50)에서 수신되는 광의 콘트라스트를 감소시키고, 따라서 검출된 지문 패턴의 품질을 저하시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 보다 출력이 높은 광원을 쓰거나 광원으로부터 나오는 빛을 균일하게 하는 등의 방법들을 사용하였다.

그러나, 이러한 방법들은 상술한 종래 기술의 문제점에 대한 근본적인 해결책이 될 수 없다. 더욱이, 이러한 방법에 따르면, 지문 입력 장치의 크기가 커지고 소모 전력이 증가하는 등의 새로운 문제점이 발생할 뿐 아니라, 광원 구성 비용이 증가하여 제조 원가를 상승시키기도 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 지문 입력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광원의 배열을 달리하여 지문의 골 부분에 입사하는 빛이 검출기에 도달하지 못하게 함으로써, 별도의 부가 장치 없이 고화질의 지문 영상을 입력하는 것이 가능한 지문 입력 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술의 지문 입력 장치를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 사용되는 삼각 프리즘을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 입력 장치를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 12 : 광원

20: 손가락

22 : 지문의 골

24 : 지문의 돌기

30 : 프리즘

32 : 지문 입력 표면

34 : 지문 관찰 표면

40 : 렌즈계

50 : 검출기

60 : 전자 회로부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광원, 지문 입력 표면을 갖는 광학프리즘, 렌즈계, 검출기로 구성되는 지문 입력 장치에서, 광원에서 나온 빛살(light) 중에서, 지문 입력 표면의 지문의 골에 대응하는 부분에서 반사되는 것은 검출기에 의해 수신되지 않도록 하고, 지문 입력 표면이 지문의 돌기와 접촉하는 부분에서 산란 또는 난반사 (이하 '산란'이라고 함)되는 빛살들만 검출기에 의해 수신되도록 광원을 배열하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 지문의 골 부분으로 입사한 빛은 렌즈계를 거쳐 상으로 맺히지 못하는 반면, 지문 돌기가 지문 입력 표면과 닿아 있는 부분으로 입사한 빛은 모든 방향으로 산란을 겪게 되고, 그 중 렌즈계에 의해 상으로 맺히는 조건을 만족하는 빛살들은 렌즈계를 통해 검출기에 지문의 영상으로 맺히게 된다. 즉, 검출기는 지문의 골 부분에 대응하는 지문 입력 표면으로부터 반사되는 어떠한 광도 수신하지 않고, 단지 지문의 돌기에 접촉하고 있는 지문 입력 표면으로부터의 산란광만 검출하므로, 지문 패턴은 반사광을 이용하지 않고 검출된다.

따라서, 지문의 골에 대응하는 부분은 어두운 상으로 나타나고 지문의 돌기에 대응하는 부분은 밝게 나타나게 되며, 종래의 광학 지문 입력 장치와는 달리 광원으로부터 나온 직접광에 의한 영향을 감소시킴으로써, 고해상도의 지문 영상을 얻는 것이 가능하게 된다.

이하 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 보다 상세히 기술한다.

<실시예1>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 사용되는 삼각 프리즘을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시되어 있는 삼각 프리즘(30)은, 지문 입력 표면(AA'B'B: 32)과, 지문 입력 표면(32)를 마주보는 모서리(edge: CC')를 포함하는 제1 표면(AA'C'C: 34) 및 제2 표면(BB'C'C: 36)을 포함하고 있다. 이때, 지문 입력 표면(32)과 제1 표면(34)이 접하는 모서리(AA')의 각 점에서 제2 표면(36)에 내린 수선의 발들을 연결한 선(EE')과, 제1 및 제2 표면이 접하는 모서리(CC')에 의해 정의되는 직사각면(EE'C'C) 부분 (이하 '제1 광원 배치 표면'이라 함)에, 삼각 프리즘(30) 내로 광을 방사하도록 광원을 배치하고, 또한, 모서리(BB')의 각 점에서 제1 표면(34)에 내린 수선의 발들을 연결한 선(DD')과, 모서리(CC')에 의해 정의되는 직사각면(DD'C'C) 부분 (이하 '제2 광원 배치 표면'이라 함)에, 삼각 프리즘(30) 내로 광을 방사하도록 광원을 배치하고, 지문 관찰 표면 [예를 들어, 도면에서 제2 표면(36)]을 통해 지문 입력 평면(32)에 놓인 지문의 영상을 관찰하면 산란에 의한 지문 영상을 볼 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 입력 장치를 도시하는 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 입력 장치는, 지문 입력 표면(32), 지문 입력 표면(32)이 마주보는 모서리를 포함하는 제1 표면(34) 및 제2 표면(36)을 구비하는 삼각 프리즘(30); 상기 삼각 프리즘(30) 내로 광을 방사하도록 상기 제1 표면(34) 및 상기 제2 표면(36) 상에 배치된 광원(10, 12): 및 지문 입력 표면에서 산란되는 광을 수신하도록 제1 및 제2 표면 중 하나에 대향하여 배치된 지문 영상 감지 수단을 포함하며, 상기 광원(10, 12)은 지문 입력 표면(32)과 제1 표면(34)이 접하는 모서리의 각 점에서 제2 표면(36)에 내린 수선의 발들로 이루어지는 선분과, 지문 입력 표면(32)이 마주보는 모서리로 정의되는 직사각면 (즉, 제1 광원 배치 표면),및 지문 입력 표면(32)과 제2 표면(36)이 접하는 모서리의 각 점에서 제1 표면(34)에 내린 수선의 발들로 이루어지는 선분과, 지문 입력 표면(32)이 마주보는 모서리로 정의되는 직사각면 (즉, 제2 광원 배치 표면) 각각의 적어도 일부 상에 배치된다.

상술한 광원(10, 12)의 배치 조건을 만족하기 위해서는 삼각 프리즘(30)의 단면이 예각 삼각형인 것이 바람직하다.

광원(10, 12)은 제1 및 제2 광원 배치 표면의 적어도 일부상에 배치되어 삼각 프리즘(30) 내로 광을 방사한다. 광원(10, 12)는 제1 및 제2 표면(34, 36)의 제1 및 제2 광원 배치 표면에 인접하게 배치되어도 되지만, 제1 및 제2 광원 배치 표면에 접촉하여 배치되는 것이 바람직하다. 광원(10, 12)은 선형 광원 또는 점형 광원중 어느 것이라도 상관없다. 비록, 도면에는 광원(10, 12)이 제1 및 제2 표면(34, 36)이 접하는 모서리를 따라 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상술한 바와 같은 제1 및 제2 광원 배치 표면의 적어도 일부 상에 배치되면 된다.

지문 영상 감지 수단은 렌즈계(40)와 검출기(50)를 포함하여 구성되며, 삼각 프리즘(30)의 지문 입력 표면(32)에서 내부 반사되는 광은 수신하지 않고, 단지 지문 입력 표면(32)에서 산란되는 광만을 수신하도록 배치되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 광원(10, 12)으로부터 삼각 프리즘(30) 내로 방사된 광은 실질적으로 제1 및 제2 표면(34, 36)으로 입사된 후, 제2 및 제1 표면(36, 34)에서 내부 반사되어 지문 입력 표면(32)으로 입사되게 된다.

비록 광원(10, 12)으로부터 삼각 프리즘(30) 내로 방사된 광중 일부는 지문 입력 표면(32)으로 직접 입사되는 경우도 있을 수 있으나, 이중 지문 입력 표면(32)의 임계각 보다 작은 각도로 입사되는 광은 지문 입력 표면(32)의, 손가락(20)의 지문의 골(22)에 대응하는 부분에서 지문 입력 표면(32)을 투과하여 지문의 골(22)에서 흡수 또는 난반사를 통해 소멸되게 되며, 지문 입력 표면(32)의 임계각 보다 큰 각도로 입사되는 광은 지문 입력 표면(32)의, 손가락(20)의 지문의 골(22)에 대응하는 부분에서 내부 반사되지만 이러한 반사광은 지문 영상 감지 장치의 광축을 벗어나게 되므로 렌즈계(40)에 의해 상으로 맺히지 않아 검출기(50)에 의해 검출되지 않게 된다.

광원(10, 12)으로부터 삼각 프리즘(30) 내로 방사되어 제1 및 제2 표면(34, 36)에서 내부 반사되어 지문 입력 표면(32)으로 입사되는 광중, 지문의 골(22)에 대응하는 부분으로 입사한 광(7, 7')은 대부분이 지문 입력 표면(32)을 투과하여 지문의 골(22)에서 흡수 또는 난반사를 통해 소멸된다. 따라서, 이러한 광은 렌즈계(40)에 의해 상으로 맺히지 않는다. 그러나, 지문 입력 표면(32)이 지문의 돌기(24)에 접촉하고 있는 부분으로 입사하는 빛(8, 8')은 모든 방향으로 산란되고, 이중 렌즈계(40)의 결상 조건을 만족하는 성분들(8')이 상으로 맺히게 되어, 검출기(50)에 의해 지문 영상으로 검출되게 된다. 제1 및 제2 표면(34, 36)에서 내부 반사되어 지문 입력 표면(32)의 지문의 골(22)에 대응하는 부분으로 입사되는 광중 지문 입력 표면(32)의 임계각 보다 큰 각도로 입사되는 광의 경우는 상술한 바와 마찬가지로 렌즈계(40)에 의해 상으로 맺히지 않아 검출기(50)에 의해 검출되지 않게 된다.

상기의 실시예에 대한, 본 발명의 효과를 아래의 표에 나타내었다. 하기의 표는, 상기의 실시예에 따른 지문 입력 장치를 이들과 동등한 부품으로 구성한 종래의 지문 입력 장치에 대해 비교한 것이다.

뚜렷한 개선 효과가 있는 것을 ⊙, 개선 효과를 확인할 수 있는 것에는 ◐, 특별한 개선 효과가 없이 종래와 동등한 수준의 것에는 △로 표시하였다.

화 질

전력 소모

구성 비용

조립 용이성

실시예 1

⊙

◐

비교 실시예

△

본 발명은 상기와 같이 종래의 지문 입력 장치에 수반하는 광원의 배열만을 바꿈으로써, 고가의 부가 장치를 붙이지 않고서도 지문 영상의 화질을 뚜렷하게 향상시킬 수 있도록 한다. 또한, 본 발명에 따르면 종래의 지문 입력 장치에서와 같이 지향성 광 방사 수단을 사용할 필요가 없이, 확산성 광 방사 수단을 사용하여 지문 입력 장치를 구성하는 것이 가능하다. 따라서, 종래의 지문 입력 장치에서처럼 광원의 균일성 향상과 광량 증대를 위해 특별한 노력을 경주할 필요가 없게 된다.

더욱이, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 지문 입력 장치들을 사용해서 얻게 되는 지문 영상에는 배경 잡음이 거의 없으며, 이러한 이유로 고화질의 상을 얻는 것이 가능하다.

Claims

지문 입력 장치에 있어서,

지문 입력 표면과, 상기 지문 입력 표면이 마주보는 모서리를 포함하는 제1 표면 및 제2 표면을 구비하는 삼각 프리즘;

상기 삼각 프리즘 내로 광을 방사하여 상기 지문 입력 표면에 간접조사되도록 상기 제1 표면 및 제2 표면 상에 배치되는 복수의 광원; 및

상기 지문 입력 표면에서 산란되는 광만을 수신하도록 상기 제1 및 제2 표면 중 하나에 대향 배치되는 지문 영상 감지 수단

을 포함하며,

상기 광원은 상기 지문 입력 표면과 상기 제2 표면이 접하는 모서리의 각 점에서 상기 제1 표면에 내린 수선의 발들로 이루어지는 제1 선분과 상기 지문 입력 표면이 마주보는 상기 모서리에 의해 정의되는 상기 제1 표면상의 제1 직사각면의 적어도 일부와, 상기 지문 입력 표면과 상기 제1 표면이 접하는 모서리의 각 점에서 상기 제2 표면에 내린 수선의 발들로 이루어지는 제2 선분과 상기 지문 입력 표면이 마주보는 상기 모서리에 의해 정의되는 상기 제2 표면상의 제2 직사각면의 적어도 일부상에 각각 배치되는 지문 입력 장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 제1 및 제2 직사각면 상에서 상기 지문 입력 표면이 마주보는 상기 모서리를 따라 배치되는 선광원인 지문 영상 감지 수단.
제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 제1 및 제2 직사각면 상에서 상기 지문 입력 표면이 마주보는 상기 모서리를 따라 배치되는 점광원인 지문 영상 감지 수단.
지문 입력 장치에 있어서,

지문 입력 표면, 상기 지문 입력 표면이 마주보는 모서리를 포함하는 제1 표면 및 제2 표면을 구비하는 삼각 프리즘;

상기 제1 표면의 일부 상에 상기 모서리를 따라 배치되어 상기 삼각 프리즘 내로 광을 방사하는 제1 광원;

상기 제2 표면의 일부 상에 상기 모서리를 따라 배치되어 상기 삼각 프리즘 내로 광을 방사하는 제2 광원; 및

상기 제1 및 제2 표면 중 하나에 대향 배치되는 지문 영상 감지 수단

을 포함하며,

상기 제1 광원에 의해 방사되고 상기 제1 표면을 통하여 상기 삼각 프리즘내로 입사된 광중 일부는 상기 제2 표면에서 내부 반사되어 상기 지문 입력 표면으로 입사되고, 상기 제2 광원에 의해 방사되고 상기 제2 표면을 통하여 상기 삼각 프리즘내로 입사된 된 광중 일부는 상기 제1 표면에 의해 내부 반사되어 상기 지문 입력 표면으로 입사되며, 상기 지문 영상 감지 수단은 상기 지문 입력 표면에서 산란되는 광만을 수신하도록 배치되는 지문 입력 장치.
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