KR100615540B1 - Information terminal with fingerprint image acquistion device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카메라 내장형 정보단말기의 구성을 크게 변경하지 않고 단순히 접사기능을 부여함으로써 렌즈로부터 떨어져 있는 손가락을 촬영하여 지문영상을 취득하기 위한 정보단말기에 관한 것으로서, 영상을 전기적 신호로 변환하는 영상감지수단; 사용자로 하여금 일반피사체촬영 모드와 지문촬영 모드 중 하나를 선택하도록 하는 모드선택수단; 사용자가 일반피사체촬영 모드를 선택한 경우에는 일반피사체의 영상을 영상감지수단에 입력시키는 광각렌즈로서 기능하고, 사용자가 지문촬영 모드를 선택한 경우에는 지문 영상을 영상감지수단에 입력시키는 접사렌즈로서 기능하는 렌즈수단; 상기 영상감지수단에서 출력되는 영상데이터를 저장하는 저장수단; 상기 영상감지수단에서 출력되는 영상데이터를 외부기기로 전송하는 전송수단을 포함하여 구성된다. The present invention relates to an information terminal for acquiring a fingerprint image by capturing a finger away from a lens by simply providing a macro function without greatly changing the configuration of a camera-informed information terminal. An image sensing means for converting an image into an electrical signal ; Mode selection means for causing a user to select one of a general subject photographing mode and a fingerprint photographing mode; When the user selects the normal subject shooting mode, it functions as a wide-angle lens for inputting the image of the general subject to the image sensing means, and when the user selects the fingerprint shooting mode, it functions as a macro lens for inputting the fingerprint image to the image sensing means. Lens means; Storage means for storing image data output from the image sensing means; And transmitting means for transmitting the image data output from the image sensing means to an external device.
지문, 지문인증, 지문영상, 카메라, 접사, 매크로, 이동통신, 휴대전화Fingerprint, fingerprint authentication, fingerprint image, camera, macro, macro, mobile communication, mobile phone
Description
도1은 종래의 광학식 지문영상 취득장치의 개요도.1 is a schematic diagram of a conventional optical fingerprint image acquisition device.
도2a~2c는 본 발명의 기본원리 개념도.2a to 2c is a conceptual view of the basic principle of the present invention.
도3a, b는 일반적인 카메라 내장형 휴대전화의 예시도.Figure 3a, b is an illustration of a typical camera built-in mobile phone.
도4a, b는 본 발명의 일실시예에 따른 지문영상 취득장치를 구비한 휴대전화의 사용상태도. 4A and 4B show a state of use of a cellular phone equipped with a fingerprint image acquisition device according to an embodiment of the present invention.
도5aa, ab, ba, bb는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대전화에서의 광각렌즈와 접사렌즈의 선택 실시예의 예시도.5A, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, 5B, BB, BB, and BB will show an exemplary embodiment of selecting a wide-angle lens and a macro lens in a mobile phone according to an embodiment of the present invention;
도6a~6c는 본 발명에서의 손가락지지대의 실시예를 나타내는 예시도.Figures 6a-6c is an illustration showing an embodiment of the finger support in the present invention.
도7a~7d는 본 발명에서의 조명장치의 다양한 실시예를 나타내는 예시도.7a to 7d are exemplary views showing various embodiments of the lighting apparatus of the present invention.
도8a~8d는 본 발명의 지문영상 취득장치에 의해 취득된 지문영상으로부터 지문데이터를 추출하는 과정에서의 각 단계별 결과물을 나타내는 영상.8A to 8D are images showing the results of each step in the process of extracting fingerprint data from the fingerprint image acquired by the fingerprint image acquisition device of the present invention.
<도면부호의 설명><Description of Drawing>
영상형성용 프리즘(1), 광원(3), 집광렌즈(4), 영상센서(5), 손가락 지문(20), 영상감지소자(21), 렌즈조합체(23), 손가락지지대(25), 조명장치(27), 카메라유닛(101), 카메라렌즈(103)(105), 지문(109), 융선 부분(109a), 골 부분(109b), 제1렌즈(115) 제1렌즈홀더(117), 제2렌즈(119), 제2렌즈홀더(121), 피봇핀(123), 휴대전화 몸체(125), 제2렌즈홀더(127), 손잡이(129), 피봇핀(131), 손가락지지대(133), 발광다이오드(135,135a,b,c,d), 광원(137), 제1광원(137a), 제2광원(137b), 회절격자(139), 제1회절격자(139a), 제2회절격자(139b), 회절광(140), 집속렌즈(141), 제1집속렌즈(141a), 제2집속렌즈(141b), 평행광(142), 회절발(143a, 143b)An
본 발명은 지문영상 취득에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 휴대전화, PDA 등 정보단말기의 카메라 기능을 이용해 지문을 촬영함으로써 지문영상을 취득하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint image acquisition, and more particularly, to an apparatus for acquiring a fingerprint image by photographing a fingerprint using a camera function of an information terminal such as a mobile phone or a PDA.
지문영상 취득장치는 입력된 지문과 미리 등록된 사용자의 지문을 비교하여 출입문이나 금고의 잠금장치, 출입관리, 근태관리, 컴퓨터 엑세스 제어 등에 활용되는 지문인식기에 적용되는 지문을 입력하여 취득하는 장치이다. 지문영상 취득장치에는 지문영상의 취득 방식에 따라 크게 광학식과 비광학식으로 대별된다.Fingerprint image acquisition device is a device that obtains by comparing the input fingerprint with the fingerprint of the user registered in advance to input the fingerprint applied to the fingerprint reader used in the lock of the door or safe, access management, time and attendance, computer access control. . Fingerprint image acquisition apparatuses are roughly classified into optical and non-optical systems according to a fingerprint image acquisition method.
광학식 지문영상 취득장치는 영상형성용 프리즘 등에 놓여진 지문에 빛을 비추어 지문의 골(valley)이나 융선(ridge)의 형태에 따라 반사되어 영상감지소자에 형성된 지문영상을 해석하여 미리 저장되어 있는 지문과 대조를 하는 장치이다. 대표적인 광학식 지문영상 취득장치의 원리를 도1에 나타내었다.Optical fingerprint image acquisition device is to reflect the fingerprint image formed in the image sensing device by reflecting the light on the fingerprint placed on the image forming prism and the shape of the valley (valley) or ridge (ridge) of the fingerprint and stored in advance and It is a device for contrasting. The principle of a representative optical fingerprint image acquisition device is shown in FIG.
도1의 지문영상 취득장치는 광학식 중에서 "산란식" 이라고 하는 장치를 나타내는 것으로서, 영상형성용 프리즘(1), 광원(3), 집광렌즈(4), 영상센서(5)로 구성된다. 광원(3)으로부터의 빛이 영상형성용 프리즘(1)의 지문입력창(2)으로 직각 혹은 임계각보다 훨씬 작은 각으로 입사하기 때문에, 지문입력창(2)에 닿지 않는 지문의 골에서는 광이 지문입력창(2)을 통과하여 나가므로 영상센서에 도달되지 않으며 지문의 융선에서는 입사광이 융선에 반사되어 산란된다. 산란된 광은 집광렌즈(4)로 입사되고 영상센서(5)에 의해 검출된다. 따라서, 영상센서(5)에 입사되는 광량은 지문의 골과 융선에 따라 서로 다르게 되고 결국 영상센서(5)에서는 지문의 패턴에 따라 서로 다른 레벨의 전기신호를 출력하게 된다. 영상처리부(도시 안함)에서는 영상센서(5)의 출력값을 디지탈신호로 정형하고 영상처리하여 소정 알고리즘에 의해 지문패턴을 인식하게 된다.The fingerprint image acquisition device shown in Fig. 1 represents a device called "scattering" in optical type, and is composed of an
도1에 나타낸 종래의 지문영상 취득장치에서 알 수 있는 것과 같이, 종래에는 지문을 지문입력창(2)에 밀착하여야 정확한 지문을 취득할 수 있다. 가령, 도1과 같이 구성되는 지문영상 취득장치를 소정 형상의 하우징에 내장하고 외부에는 지문입력창만 노출시켜서 출입문이나 컴퓨터 등 지문인식을 요하는 곳에 설치해 둔 상태에서 사용자는 등록된 손가락의 지문을 지문영상 취득장치의 지문입력창에 밀착하여야 정확한 지문인증을 받을 수 있다.As can be seen in the conventional fingerprint image acquisition device shown in Fig. 1, in the prior art, a fingerprint must be closely attached to the
한편, 최근에 디지털카메라 기술이 발전하면서 휴대전화나 PDA 등의 정보단말기에 소형 디지털카메라가 장착된 모델이 개발되어 있다. 이는 단말기에 렌즈와 영상감지소자를 내장하여 피사체를 촬영하고 촬영된 영상을 단말기내 메모리에 저 장하거나 타인에게 전송하는 방식의 것이다. 통상, 정보단말기에 장착된 디지털카메라는 광각렌즈를 사용하기 때문에 촛점이 무한대로 고정되어 있어서 가까운 곳에 위치하는 피사체를 촬영하는 접사기능을 갖고 있지는 않다.On the other hand, with the recent development of digital camera technology, a model equipped with a small digital camera in an information terminal such as a mobile phone or a PDA has been developed. This is a method in which a lens and an image sensing device are built in a terminal to photograph a subject, and the captured image is stored in a memory in the terminal or transmitted to another person. In general, a digital camera mounted on an information terminal uses a wide-angle lens, and thus does not have a macro function of photographing a subject located near the focus because it is infinitely fixed.
종래의 지문취득장치에서와 같이 지문을 지문입력창에 밀착해야만 지문이 취득되는 경우 이외에도 지문입력창으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 이격되어 있는 손가락으로부터 지문영상을 취득하는 것이 필요한 경우가 있다. In addition to the case where a fingerprint is acquired only when the fingerprint is in close contact with the fingerprint input window as in the conventional fingerprint acquisition apparatus, it is sometimes necessary to acquire a fingerprint image from a finger spaced apart from a fingerprint input window.
가령, 지문인증이 필요한 공간의 형편에 의해 지문을 지문입력창에 밀착할 수 없는 경우가 있을 수 있으며, 특히 지문입력창에 지문이 접촉된 후에는 잔류지문이 남기 때문에 지문 인증상 오류가 발생하는 경우가 생길 수 있고 이를 해결하기 위해 복잡한 지문인증 알고리즘이 필요해진다. 또한, 최근에 널리 보급되고 있는 카메라 내장형 정보단말기에서 소액결제 등의 지문인증을 하고자 하는 경우, 카메라와 별도로 지문영상 취득장치를 내장하는 것은 제품의 소형화 컨셉상 불리해진다.For example, there may be cases where the fingerprint cannot be in close contact with the fingerprint input window due to the space required for fingerprint authentication. In particular, an error occurs in fingerprint authentication because a remaining fingerprint remains after the fingerprint is touched on the fingerprint input window. Cases can arise and complex fingerprint authentication algorithms are needed to solve this. In addition, when a fingerprint authentication such as micropayment is to be performed in a camera built-in information terminal, which is widely used in recent years, embedding a fingerprint image acquisition device separately from the camera is disadvantageous in terms of miniaturization of a product.
따라서, 본 발명의 목적은 카메라 내장형 정보단말기의 구성을 크게 변경하지 않고 단순히 접사기능을 부여함으로써 렌즈로부터 떨어져 있는 손가락을 촬영하여 지문영상을 취득하기 위한 정보단말기를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an information terminal for acquiring a fingerprint image by photographing a finger away from a lens by simply providing a macro function without greatly changing the configuration of a camera-informed information terminal.
<서론><Introduction>
본 발명의 사상은 기본적으로 카메라를 이용하여 지문을 촬영함으로써 지문 영상을 취득하는 것이다. 종래의 경우에는, 도1에서와 같이 지문입력창이 프리즘의 한 면으로 구성되어 지문입력창에 밀착된 지문의 경우에만 광학기구를 통하여 영상센서에 제대로 입력된다. 이에 대하여 본 발명은 기본적으로 카메라의 접사기능을 이용하여 이격된 위치에 있는 지문을 촬영하여 지문영상을 취득하는 장치에 관한 것이다. The idea of the present invention is basically to acquire a fingerprint image by photographing a fingerprint using a camera. In the conventional case, as shown in FIG. 1, the fingerprint input window is configured as one surface of the prism so that the fingerprint input window is properly input to the image sensor through the optical device only when the fingerprint is in close contact with the fingerprint input window. On the other hand, the present invention basically relates to an apparatus for acquiring a fingerprint image by photographing a fingerprint in a spaced apart position by using a macro function of a camera.
카메라에 있어서 렌즈의 특성상, 일반적으로 사용되는 광각렌즈는 무한원을 촬영할 때 수차가 최소가 되도록 설계된다. 다시 말하면 렌즈에 입사하는 빛을 평행 광선의 모임이라고 가정하고 렌즈를 설계하는데, 이러한 가정만으로는 촬영 조건에서 벗어나는 경우가 많으므로 렌즈의 촛점거리의 50배에 해당하는 거리를 기준으로 설계하기도 한다(예를 들어, 50mm 렌즈의 경우에는 약 2.5미터). 그런데 렌즈는 설계 기준에서 벗어나는 조건에서 촬영할수록 성능이 저하되기 마련이므로, 일반 광각렌즈(일정 거리 이상 떨어져 있는 피사체에 촛점이 맞춰져 있는 렌즈로 정의함)로 피사체에 근접하여 촬영하면 화상의 질이 크게 떨어지게 된다. 접사렌즈(또는 매크로 렌즈라고도 한다)는 이와 같은 결점을 해결하기 위해서 화상이 찍히는 크기가 실물의 1/10 정도(예를 들어, 50mm 렌즈의 경우에 약 60cm)의 거리를 기준으로 설계된 렌즈로서, 근거리에 위치하는 피사체를 고배율로 접사하여 선명한 화상을 얻을 수 있도록 설계된 렌즈이다. 접사렌즈를 이용하여 7~8cm의 거리에 있는 피사체에 초점을 맞춰 촬영할 수 있고 1:1 등배 촬영도 가능해진다. Due to the nature of the lens in a camera, a wide-angle lens that is generally used is designed to minimize aberration when shooting infinity. In other words, the lens is designed on the assumption that the light incident on the lens is a group of parallel rays, and this assumption alone often deviates from the shooting conditions, so it is also designed based on a distance corresponding to 50 times the focal length of the lens (eg For example, about 2.5 meters for a 50mm lens). However, the performance of the lens deteriorates as the lens is taken out of the design criteria, so the quality of the image is greatly increased when the lens is photographed in close proximity to the subject with a general wide-angle lens (defined as a lens focused on a subject at a distance or more). Will fall. A macro lens (also called a macro lens) is a lens designed based on a distance of about 1/10 of a real object (for example, about 60 cm in the case of a 50 mm lens) in order to solve such a defect. It is a lens designed to obtain a clear image by attaching a subject at a close distance with high magnification. By using the macro lens, you can focus on a subject at a distance of 7 to 8 cm and shoot 1: 1 equally.
<발명의 개요><Overview of invention>
이와 같은 카메라의 접사기능을 참고하여 본 발명에 따른 지문영상 취득장치 의 개요에 대해 살펴본다. With reference to the macro function of such a camera looks at the outline of the fingerprint image acquisition device according to the present invention.
도2a는 본 발명에 따른 지문영상 취득장치의 개념적 구성을 나타내고 있다. 도2a의 구성은 영상을 입력받는 창을 갖는 영상감지소자(21)와, 이격된 위치에 있는 손가락의 지문(20)이 상기 영상감지소자(21)의 영상입력창에 촛점을 맺도록 하는 접사기능을 갖는 렌즈조합체(23)로 구성되는 카메라를 나타내는 것이다.Figure 2a shows a conceptual configuration of the fingerprint image acquisition device according to the present invention. In the configuration of FIG. 2A, the image sensing
도2a의 구성은 휴대전화 등의 정보단말기에 내장된 카메라에 의해서 구현될 수 있다. 이렇게 함으로써, 만일 카메라 내장형 단말기에 지문영상 취득 기능을 부가할 경우에도 기왕의 카메라 구조를 그대로 이용할 수 있기 때문에 용이하게 기능추가가 가능해진다. 즉, 단말기에 내장된 소형 카메라에 단순히 접사기능을 부여함으로써 일반 피사체는 물론 지문영상도 취득할 수 있게 할 수 있다.The configuration of FIG. 2A can be implemented by a camera embedded in an information terminal such as a mobile phone. By doing so, even if a fingerprint image acquisition function is added to the camera-embedded terminal, the existing camera structure can be used as it is, so that the function can be easily added. That is, by providing a macro function to a small camera built in the terminal, it is possible to acquire not only a general subject but also a fingerprint image.
휴대전화 등의 정보단말기에 도2a의 구성을 적용하기 위해서는 상기 렌즈조합체(23)로서 앞에서 설명한 접사렌즈를 사용하여야 한다. 접사렌즈에 따라서는 불과 수 mm 정도 떨어져 있는 피사체도 선명하게 촬영할 수 있으므로, 본 발명에 따른 지문영상 취득장치에 최적으로 적용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 지문영상 취득장치가 카메라 내장형 이동전화에 적용되기 위해서는 상기 렌즈조합체(23)가 단지 접사렌즈인 것만으로는 되지 않고, 지문 촬영 및 일반 피사체 촬영도 해야 하기 때문에 광각기능과 접사기능을 사용자가 선택할 있는 것이 더 바람직할 것이다.In order to apply the configuration of FIG. 2A to an information terminal such as a cellular phone, the macro lens described above should be used as the
한편, 도2b에서 보는 것과 같이, 본 발명에 따른 정보단말기에는 상기 렌즈조합체(23)와 손가락(20) 사이의 거리를 일정하게 유지시키기 위한 손가락지지대(25)가 추가로 포함될 수 있다. 이 손가락지지대(25)는 피사체(즉, 손가락)의 흔들림을 방지하여 보다 선명한 지문영상을 취득하도록 하는 역할을 한다. 또한, 손가락지지대(25)는 피사체가 렌즈조합체(23)로부터 최적의 거리 d에 위치할 수 있도록 한다.On the other hand, as shown in Figure 2b, the information terminal according to the present invention may further include a
또한, 도2c에서와 같이, 선명한 지문영상을 취득하기 위하여 손가락의 지문면에 조명을 하는 조명장치(27)가 추가로 포함될 수 있다. 이 조명장치로 적외선 LED를 사용할 수 있는데, 적외선 LED는 육안으로는 보이지 않지만 영상감지소자로는 인식되는 발광소자이다.In addition, as shown in FIG. 2C, an
이하, 본 발명에 따른 정보단말기의 기술적 사상을 구현하는 실시예중 하나를 설명한다.Hereinafter, one of the embodiments for implementing the technical idea of the information terminal according to the present invention.
<실시예><Example>
도3a 및 도3b는 현재 시판되고 있는 카메라 내장형 휴대전화의 일례를 나타낸다. 도3a는 휴대전화 몸체의 측면으로 별도의 카메라유닛(101)이 부착되는 형태의 것이고, 도3b는 별도의 유닛형태가 아닌 휴대전화 몸체에 직접 설치되는 형태의 것을 나타낸다. 카메라유닛(101) 또는 휴대전화 몸체에 카메라렌즈(103)(105)가 설치되어 있음을 볼 수 있다. 앞에서 설명한 것과 같이 이들 카메라렌즈(103)(105)는 물론, 촛점거리가 무한대로 고정되어 있는(보통 3~5m 정도의 거리를 말함) 광각렌즈이다. 3A and 3B show an example of a camera-equipped cellular phone currently on the market. Figure 3a is a form of a
도3a, 3b에 소개한 것들 이외에도 다양한 형태의 카메라 내장형 휴대전화가 있지만, 본 실시예에서는 주로 도3b에 나타낸 형태의 휴대전화를 위주로 본 발명의 실시예를 설명할 것이다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 어떠한 형태의 휴대전화에도 당업자의 용이한 설계에 의하여 적용가능하다. 이는 이하에서 설명될 구체적인 실시예를 보면 명확해질 것이다. There are various types of camera-equipped cellular phones in addition to those shown in Figs. 3A and 3B. In the present embodiment, an embodiment of the present invention will be mainly described with reference to the cellular phones of the type shown in Fig. 3B. However, the technical idea of the present invention can be applied to any type of mobile phone by easy design by those skilled in the art. This will become apparent from the specific embodiments described below.
이러한 카메라 내장형 휴대전화에 지문취득 기능을 부가하면, 사용자는 도4a에서와 같이 휴대전화를 보통의 방법대로 쥔 상태에서 접사기능이 부가된 카메라렌즈(107) 앞에 손가락을 위치시켜서 지문을 촬영할 수 있다. When the fingerprint acquisition function is added to the camera-equipped mobile phone, the user can take a fingerprint by placing a finger in front of the
또한, 본 발명에 따른 지문취득 기능 휴대전화에는 도4b에서와 같이 사용자가 휴대전화를 이용하여 일반 피사체를 촬영할 것인지 지문영상을 취득할 것인지를 선택하는 모드선택 기능(110)이 부가되어야 한다. 사용자가 일반피사체 촬영모드(111)를 선택한 경우에는 기존의 방식과 동일하게, 광각렌즈를 사용하여 피사체를 촬영하고 촬영된 영상데이터를 자체 메모리에 저장하거나 이동통신 규약에 의해 다른 휴대전화로 전송하거나 USB를 이용하여 PC로 전송한다. 만일 사용자가 지문취득 모드(113)를 선택하였다면 접사렌즈로 교체하여 지문을 접사촬영하고 지문데이터를 취득하여 휴대전화내 메모리에 저장하거나 이동통신 규약에 의해 다른 휴대전화 또는 지문인증 서버로 전송하거나 USB를 이용하여 PC로 전송한다.In addition, the fingerprint acquisition function mobile phone according to the present invention should be provided with a
이상에서 본 바, 본 발명에 따른 지문취득 장치를 구비한 정보단말기의 구성을 정리하면 다음과 같다 -- 영상을 전기적 신호로 변환하는 영상감지수단; 사용자로 하여금 일반피사체촬영 모드와 지문촬영 모드 중 하나를 선택하도록 하는 모드선택수단; 사용자가 일반피사체촬영 모드를 선택한 경우에는 일반피사체의 영상을 영상감지수단에 입력시키는 광각렌즈로서 기능하고, 사용자가 지문촬영 모드를 선택한 경우에는 지문 영상을 영상감지수단에 입력시키는 접사렌즈로서 기능하는 렌즈수단; 상기 영상감지수단에서 출력되는 영상데이터를 저장하는 저장수단; 상기 영상감지수단에서 출력되는 영상데이터를 외부기기로 전송하는 전송수단.As described above, the configuration of an information terminal having a fingerprint acquisition device according to the present invention is summarized as follows: image sensing means for converting an image into an electrical signal; Mode selection means for causing a user to select one of a general subject photographing mode and a fingerprint photographing mode; When the user selects the normal subject shooting mode, it functions as a wide-angle lens for inputting the image of the general subject to the image sensing means; Lens means; Storage means for storing image data output from the image sensing means; Transmission means for transmitting the image data output from the image sensing means to an external device.
반복설명이지만, 도4a,b에서와 같은 접사촬영 방법에 의해 지문영상을 취득할 수 있다면 카메라와는 그 구성이 다른 종래의 광학식 지문영상 취득장치를 휴대전화에 내장할 경우의 공간활용 문제가 해소될 뿐만 아니라, 사용자가 직접 손가락을 지문입력창에 밀착하지 않아도 되므로 자연스러운 전화 사용 포즈 상태에서 지문을 입력할 수가 있으며 지문입력창에 잔류지문을 남기지 않는 등의 장점이 생긴다. As a repetitive explanation, if the fingerprint image can be acquired by the macro shooting method as shown in Figs. 4A and 4B, the problem of space utilization when the conventional optical fingerprint image acquisition device having a different configuration from the camera is incorporated in the cellular phone is solved. In addition, since the user does not have to touch the finger directly to the fingerprint input window, the user can input the fingerprint in a natural phone use pose state and there is an advantage of not leaving a residual fingerprint on the fingerprint input window.
이와 같이, 휴대전화가 일반피사체촬영 모드 및 지문촬영 모드를 지원하기 위해서는 사용자가 카메라렌즈를 광각렌즈 또는 접사렌즈로 용이하게 교체할 수 있어야 한다. 평상시(일반피사체 촬영시)에 광각렌즈를 사용하다가 지문촬영시에 접사렌즈를 선택할 수 있는 방식의 예를 도5a~5c에 나타내었다. As such, in order for the cellular phone to support the general subject mode and the fingerprint mode, the user should be able to easily replace the camera lens with a wide-angle lens or a macro lens. 5A to 5C show examples of a method in which a wide-angle lens is used during normal operation (when photographing a general subject) and the macro lens can be selected when fingerprinting is taken.
도5aa 및 도ab는 그 한 예로서 기존의 카메라렌즈에 제2의 렌즈를 필요에 따라 중첩하여 사용할 수 있는 구조를 나타낸다. 제1렌즈(115)가 제1렌즈홀더(117)에 의해 휴대전화 몸체에 설치되어 있고, 제2렌즈(119)를 고정하고 있는 제2렌즈홀더(121)가 제1렌즈홀더(117)에 인접한 피봇핀(123)을 중심으로 회전가능하도록 휴대전화 몸체에 설치된다. 도5aa는 사용자가 일반피사체촬영 모드를 선택 한 경우에 제1렌즈(115)를 광각렌즈로서 사용하여 일반피사체 촬영을 행하고 있는 상태를 나타낸다. 사용자가 지문취득 모드를 선택한 경우에는 도5ab와 같이 제2렌즈홀더(121)를 돌려서 제1렌즈홀더(117) 위에 겹치도록 한다. 이렇게 하여 제1렌즈(115)와 제2렌즈(119)가 함께 작용하여 접사기능을 함으로써 접사촬영을 할 수 있게 된다. 5A and 5B show a structure in which a second lens can be superimposed on an existing camera lens as needed as an example. The
도5ba와 도bb는 기존의 렌즈에 제2의 렌즈를 필요에 따라 중첩하여 사용할 수 있는 다른 구조의 예를 측단면도로 표시하고 있다. 제1렌즈(115)가 제1렌즈홀더(117)에 의해 고정되어 휴대전화 몸체(125)에 설치되어 있고, 제2렌즈(119)를 고정하고 있는 제2렌즈홀더(127)는 제1렌즈홀더(117)에 인접한 위치에 휴대전화 몸체(125)에 대하여 슬라이드될 수 있도록 설치된다. 도5ba와 같이 일반피사체를 촬영할 때에는 제2렌즈홀더(127)의 손잡이(129)를 밀어서 제2렌즈(119)가 제1렌즈(115)와 중첩되지 않는 위치로 치워놓고, 지문촬영시에는 도5bb와 같이 제2렌즈홀더(127)의 손잡이(129)를 반대방향으로 밀어서 제2렌즈(119)가 제1렌즈(115)와 중첩되도록 한다. 여기서도 제1렌즈(115)와 제2렌즈(119)가 함께 작용하여 접사기능을 함으로써 접사촬영을 할 수 있게 된다. 5B and 5B show side cross-sectional views of examples of other structures in which a second lens can be superimposed on an existing lens as needed. The
도5ca와 도cb는 또다른 예로서 종래의 줌기능과 유사한 구조를 나타낸다. 제1렌즈(115)가 휴대전화 몸체(125)에 고정 설치되고, 제2렌즈(119)가 제1렌즈(115)의 전면에 중첩 설치되되 제1렌즈(115)와의 거리가 조절되도록 수평이동이 가능하게 설치된다. 일반피사체촬영 모드가 선택된 경우에는 도5ca와 같이 상기 제2렌즈(119)가 제1렌즈(115)에 근접하도록 이동하여 광각렌즈로서 작용하여 일 반피사체의 영상을 영상감지수단에 결상되게 한다. 지문촬영 모드가 선택된 경우에는 도5cb에서와 같이 제2렌즈(119)가 제1렌즈(115)로부터 멀어지도록 이동하여 접사렌즈로서 작용하여 지문 영상을 영상감지수단에 결상되게 한다. 5ca and cb show a structure similar to that of a conventional zoom function as another example. The
위의 세 가지 실시예에 있어서 제2렌즈의 회전 또는 왕복이동은 수동으로 이루어질 수도 있지만, 소형 모터나 솔레노이드 등에 의하여 전동으로 이루어질 수도 있다. 제2렌즈의 회전 또는 왕복이동을 전동으로 구현하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로 그 설명을 생략한다. 또한, 이상의 세 가지 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 범위 테두리안에서 다양한 방식으로 카메라렌즈의 광각기능과 접사기능을 선택하도록 할 수 있을 것이다. In the above three embodiments, the rotation or reciprocation of the second lens may be performed manually, but may also be performed by electric power by a small motor or a solenoid. Since the rotation or reciprocation of the second lens is implemented by electric motors, it will be obvious to those skilled in the art, and the description thereof will be omitted. In addition, in addition to the above three embodiments will be able to select a wide-angle function and a macro function of the camera lens in various ways within the technical scope of the present invention.
한편, <발명의 개요>에서 도2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 손가락이 접사렌즈로부터 이격된 위치에 있게 되면 손가락이 흔들리게 되어 선명한 지문영상을 취득할 수 없는 문제가 생길 수 있으므로 이를 방지하기 위해 손가락지지대를 설치할 수 있다. On the other hand, as described with reference to Figure 2b in <Overview of the invention>, if the finger is in a position away from the macro lens, the finger is shaken may cause a problem that can not obtain a clear fingerprint image to prevent this Finger support can be installed.
손가락지지대의 구체적인 실시예는 도6a~6c에 도시하였다. 즉, 휴대전화 몸체의 일부분(바람직하게는 카메라렌즈(107)에 인근한 위치)에 피봇핀(131)을 중심으로 회전할 수 있도록 손가락지지대(133)를 설치하는 것이다. 손가락지지대(133)는 휴대전화의 측면에 설치된 피봇핀(131)에 의해 회전가능하도록 설치되며, 상기 제1렌즈와 제2렌즈가 이루는 접사렌즈의 촛점거리와 실질적으로 동일한 길이의 지지봉으로 구성되는 것이 바람직하다. Specific embodiments of the finger support are shown in FIGS. 6A-6C. That is, the
도6a, 6b의 손가락지지대(133)는 평상시에는 휴대전화의 측면에 밀착되게 위치하여 통화와 일반피사체 촬영을 방해하지 않도록 설치되어 있다가, 지문촬영시에는 손가락을 일정거리(접사렌즈의 촛점거리만큼) 이격시키고 손가락의 흔들림을 방지하기 위하여 휴대전화 몸체의 앞면으로 올라오도록 회전시킬 수 있는 구조를 갖는다. 본 손가락지지대(133)의 실제 사용상태를 도6c에 나타내었다. 손가락지지대(133)를 세워서 그 위에 손가락을 올려놓음으로써 카메라렌즈(107)로부터 일정한 거리를 유지할 수 있으며 손가락의 흔들림을 방지할 수 있다. 6A and 6B, the
손가락지지대(133)의 회전은 단순히 수동에 의해 이루어질 수 있지만, 소형 모터나 솔레노이드 등에 의하여 전동으로 이루어질 수도 있다. 이러한 작동방식은 당업자에게 자명한 기술적 사항이다. Rotation of the
또한, <발명의 개요>에서 도2c를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대전화에는 선명한 지문영상을 취득하기 위하여 손가락의 지문면에 조명을 하는 조명장치가 추가로 포함되는 것이 바람직하다.In addition, as described with reference to FIG. 2C in <Overview of the Invention>, the mobile phone according to the embodiment of the present invention further includes an illumination device that illuminates the fingerprint surface of the finger to acquire a clear fingerprint image. desirable.
도7a를 보면 제2렌즈홀더(121 또는 127)에 제2렌즈(119) 주변에 발광다이오드가 설치되어 있다. 발광다이오드는 적외선LED 또는 가시광선LED가 사용될 수 있고, 발광다이오드가 아닌 다른 발광수단도 사용가능하다. Referring to FIG. 7A, a light emitting diode is disposed around the
도7b는 네 개의 발광다이오드(135a,b,c,d)가 제2렌즈홀더(121 또는 127)에 설치된 것을 나타낸다. 도7a의 경우와 같이 발광다이오드가 한 개 설치된 경우에는 둥근 손가락 지문면에 균일한 광량으로 조명되지 않기 때문에 지문영상의 일부분만 밝고 다른 부분은 그늘지게 되는 현상이 생길 수 있다. 도7b와 같이 다수의 발광다이오드를 설치함으로써 둥근 손가락의 모든 지문면에 골고루 균일하게 조명을 할 수 있게 된다. 7B shows four light emitting
한편, 도7a의 경우에는 지문촬영시에 상기 발광다이오드를 상시 점등하도록 제어할 수 있지만, 도7b와 같이 다수의 발광다이오드를 설치한 경우에는 각 조명을 순차적으로 점멸하여 지문의 부분영상을 취득하고 취득된 부분영상을 합성하여 전체적인 지문영상을 얻을 수도 있다. 이러한 방식에 의한 영상취득 방법은 공지된 것이므로 자세한 설명을 생략한다.On the other hand, in the case of Fig. 7A, the light emitting diodes can be controlled to be turned on at all times when the fingerprint is photographed. However, when a plurality of light emitting diodes are provided as shown in Fig. 7B, each light is sequentially flashed to acquire a partial image of the fingerprint. The entire fingerprint image may be obtained by synthesizing the obtained partial image. Since the image acquisition method in this manner is well known, a detailed description thereof will be omitted.
도7a 및 도7b의 조명 방법 이외에, 도7c 및 도7d와 같은 조명 방법도 가능하다. 근본적으로 손가락의 지문은 평탄면이 아니라 볼록한 곡면에 형성되어 있는 곡면피사체이므로 조명이 모든 지문면에 걸쳐서 균일하게 조사될 수는 없다. 따라서 지문의 중앙부와 그 주변부 사이에 큰 콘트라스트 차가 생기게 된다. 대부분의 경우에 이러한 문제는 조명을 밝게 함으로써 어느 정도 보상할 수는 있지만, 본 발명의 경우에는 광원구동 전력의 크기나 광원의 물리적 크기 면에서 조명을 일정 수준 이상으로 밝게 하기가 곤란하다. 따라서 이에 대한 대책으로 도7c와 도7d와 같은 실시예를 구현할 수 있다. In addition to the illumination method of Figs. 7A and 7B, an illumination method such as Figs. 7C and 7D is also possible. Fundamentally, the fingerprint of a finger is a curved subject formed on a convex curved surface, not a flat surface, so that illumination cannot be uniformly radiated across all the fingerprint surfaces. This results in a large contrast difference between the center of the fingerprint and its periphery. In most cases, this problem can be compensated to some extent by brightening the light, but in the present invention, it is difficult to brighten the light above a certain level in terms of the size of the light source driving power or the physical size of the light source. Therefore, as a countermeasure against this, embodiments as shown in FIGS. 7C and 7D may be implemented.
도7c는 지문(109)에 직접 조명을 하는 것이 아니라 광원(137)으로부터 나오는 광을 일차적으로 회절격자(139)에 의해 회절시킨 다음에, 다방향으로 회절되어 분산된 광(140)을 집속렌즈(141)로써 거의 평행광(142)으로 만들어 지문(109)에 조사하는 개념을 나타낸다. 단일 광원에 의한 직접 조사의 경우에는 광이 조사되는 영역간의 콘트라스트차가 크지만, 본 실시예에서와 같이 회절격자(139)에 의해 광을 확산시키고 이 확산된 광을 집속렌즈(141)에 의해 지문 표면에 집속하여 조사하게 되면 광의 콘트라스트가 지문면 전체에 걸쳐서 광량이 보다 균일화될 수 있다. FIG. 7C illustrates that the light exiting from the
도7d는 도7c의 실시예를 보다 더 발전시킨 것으로서, 도7c의 시스템을 지문면의 양측에 복수로 설치한 것을 나타낸다. 단, 회절격자(139a)(139b)는 그 회절발(143a, 143b)이 서로 소정 각도로 어긋나도록 배치된다. 도7d에서 좌측의 광원 시스템은 도7c의 실시예와 같이 제1광원(137a)과 제1회절격자(139a)와 제1집속렌즈(141a)로 구성되고, 우측의 시스템은 제2광원(137b)과 제2회절격자(139b)와 제2집속렌즈(141b)로 구성되어, 지문(109)의 양면에 동시에 광을 조사한다. 본 실시예의 일효과로서 도7c의 실시예에 비해서 지문에 조사되는 광량이 많아지므로 보다 밝은 피사체 환경을 만들 수 있는 것은 당연하지만, 그것 뿐만 아니라 본 실시예는 다음과 같은 효과를 꾀하기 위하여 고안된 것이다. FIG. 7D is a further development of the embodiment of FIG. 7C, which shows a plurality of systems of FIG. 7C installed on both sides of the fingerprint surface. However, the
즉, 양측의 제1회절격자(139a)와 제2회절격자(139b)의 회절발(143a, 143b)을 소정 각도 어긋나게 배치하였기 때문에, 제1회절격자(139a)와 제2회절격자(139b)에서 각각 회절된 광이 지문에 조사될 때에 광의 파동성에 의한 보강간섭 또는 상쇄간섭 현상이 일어나게 된다. 이러한 간섭현상을 이용하여 지문(109)의 융선 부분(109a)에는 보강간섭되어 밝아진 광파가 조사되도록 하고 지문의 골 부분(109b)에는 상쇄간섭되어 어두워진 광파가 조사되도록 할 수 있다. 이렇게 함으로써 지문의 골과 융선의 대비를 보다 강조할 수 있고, 결과적으로 촬영된 지문영상의 선명도 및 콘트라스트를 증대시킬 수 있다. That is, since the diffraction bals 143a and 143b of the
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현한 하나의 예로서 본 발명의 기술적 범위를 한정짓는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위 내지는 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.The embodiments described above do not limit the technical scope of the present invention as an example of implementing the technical idea of the present invention. The technical scope or scope of the present invention is to be determined by reasonable interpretation of the appended claims.
도8a~d에서 본 발명에 따른 지문영상 취득장치에 의해 촬영한 지문영상 및 그로부터 지문데이터를 추출하는 과정을 나타내었다. 도8a는 촬영된 지문영상의 원본을 나타내고, 도8b는 지문영상을 이진화하여 얻은 이진데이터이고, 도8c는 이진화영상을 세선화과정을 거쳐 선으로 변환된 지문영상을 나타내고, 도8d는 소정의 알고리즘에 의해 추출된 지문데이터(minutiae)를 나타낸다. 도8a~d를 통하여 본 발명의 장치가 종래의 밀착형 지문영상 취득장치와 비교하여 손색이 없는 특성을 발휘함을 알 수 있다. 본 발명에 따르면, 지문영상을 취득하기 위하여 반드시 손가락 지문부를 지문입력창에 접촉할 필요가 없기 때문에, 어떠한 경우에도 지문인증을 시행할 수 있고 지문입력창에 잔류지문이 남을 염려가 없기 때문에 보안성이 강화된다. 또한, 최근의 카메라 내장형 이동전화 단말기의 크기를 증가시키지 않고도 지문취득 기능을 용이하게 부가할 수 있다.8A to 8D illustrate a fingerprint image photographed by the fingerprint image acquisition device according to the present invention and a process of extracting fingerprint data therefrom. Figure 8a shows the original image of the fingerprint image taken, Figure 8b is binary data obtained by binarizing the fingerprint image, Figure 8c shows the fingerprint image converted to a line through the thinning process of the binarized image, Figure 8d is a predetermined It represents the fingerprint data (minutiae) extracted by the algorithm. 8A to 8D show that the apparatus of the present invention exhibits inferior characteristics compared to the conventional close-type fingerprint image capturing apparatus. According to the present invention, since it is not necessary to contact the finger fingerprint unit with the fingerprint input window in order to acquire a fingerprint image, fingerprint authentication can be performed in any case, and there is no fear that residual fingerprints remain in the fingerprint input window. This is reinforced. In addition, it is possible to easily add a fingerprint acquisition function without increasing the size of the recent camera-embedded mobile phone terminal.
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