KR100658426B1 - 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 홍채줌카메라 촬영장치는, 피촬영자의 촬영거리 및 키높이가 일정하지 않은 상태에서 피촬영자가 장치 전면을 정면으로 응시하고 있을 때 홍채를 촬영하기 위하여 창출한 것으로서, 어느정도의 범위안에서 피촬영자의 키높이 및 촬영거리에 제한을 두지아니하고 홍채영상을 신속하게 촬영하도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 이루기 위한 홍채줌카메라 촬영장치는, 본체 배면에 리니어모터 고정자를 수직으로 고정장착하고, 본체 프레임에 한쌍의 수직가이드사프트를 구비하고 상기 수직가이드사프트에 리니어모터이동자를 수직이동가능하도록 삽입하고 상기 리니어모터이동자에 줌카메라를 설치하고, 제어부에 의해 리니어모터이동자를 구동 제어하되, 리니어모터이동자에 장착된 줌카메라가 피촬영자의 눈높이에 위치하도록 수직이송되도록 제어되도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 홍채영상을 촬영함에 있어서 피촬영자의 키높이 및 촬영거리에 제한 받지아니하고 홍채를 정면 수평선상에서 홍채영상을 촬영할 수 있도록 구성함으로서 편리하고 안정된 홍채영상을 입수할 뿐만 아니라 리니어모터의 구동에 의해 카메라을 이동함으로 신속하고 조용하게 홍채영상을 입수할 수 있는 효과가 있다.

홍채카메라, 줌카메라, 입형홍채촬영, 리니어모터, 수직이동

Description

리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치{Iris Zoom Camera Shooting Device By Linear Motor Driving}

도 1은 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 정면 구조도.

도 2는 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 측면 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 다른 응용예를 도시한 부분 측면 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

1 : 제어부

2 : 본체프레임

10 : 리니어모터고정자

11 : 마그네틱

20 : 엔코더헤더
21 : 리니어스케일

30: 케이블베어

40 : 수직가이드샤프트

50 : 리니어모터이동자

70: 줌카메라

71: 카메라렌즈

72 : 고체촬상소자

80 : 반사미러

110 : 홍채입사광로

본 발명은 홍채줌카메라 촬영장치에 관한 것으로서, 상세히는 사용자의 안정된 홍채 영상을 획득하기 위한 홍채줌카메라 촬영장치에 관한 것이다.

일반적으로 홍채 영상의 취득의 목적은 신원확인을 위한 인증시스템에 사용되는 경우를 들 수 있으며, 이런 카메라시스템은 특정장소의 출입제한이나 특정정보로의 접근에 대한 통제의 수단으로서 사용되고 있다.

또한 홍채를 이용한 건강검진에서도 홍채전용카메라를 이용하여 고화질의 홍채영상을 분석, 피검자의 건강상태를 진단하는 용도로서 홍채영상을 취득하고 있다.

대체적으로 상기와 같은 홍채촬영카메라는 크게 수동 및 자동시스템을 들 수 있으며, 수동시스템의 경우 피촬영자가 직접 카메라에 자신의 홍채를 근접시켜야 하는 반면, 자동카메라시스템의 경우 대체적으로 넓은 범위에서의 피촬영자의 촬영 위치를 제공하고, 좌우 및 상하로 패닝(Panning) 혹은 틸팅(Titlting)에 의해 피촬영자의 홍채를 자동으로 찾아내어 촬영하는 시스템이다.

본 발명의 경우는 반 자동시스템에 해당하는 것으로 좌우 즉 X포지션은 피촬영자에 의해 그 위치를 맞추도록 하고 상하 즉 Y 포지션은 자동으로 카메라 촬영장치가 맞추도록 하였다. 기존의 Y 포지션을 자동으로 맞추기 위한 카메라 이동 기능은 틸트(Tilt)의 기능을 들 수 있다.

기존의 틸트의 방법은 카메라의 입사 각도를 변화시키는 방법을 사용하여 왔다. 이러한 기존의 틸트의 방법은 카메라의 크기를 소형화 하고 특정 위치에 고정시킬 수 있는 장점이 있는 반면, 피촬영자의 키 높이가 각각 다를 경우 키가 큰 피촬영자는 및 키가 작은 피촬영자는 각각 카메라 측에 대해 내려다보거나 올려다 보아야 하는 단점이 있었다. 또한 피촬영자가 정면을 보지않고 내려다보거나 올려다 볼 경우 홍채영상은 광간섭 및 눈썹등의 영향을 받아 안정되고 일관적인 영상을 얻기에 매우 어려운 단점이 있었다.

한편, 기존의 카메라의 수직이동으로서의 이동수단에 있어서는, 크게 회전형 모터의 벨트를 이용한 이동수단과 볼 스크류를 이용한 이동수단을 들 수 있는데, 이런 경우 수직이동에 있어서 소음 및 진동, 동작 속도 저하등의 결함이 있다 하겠다.

본 발명은 상기에 지적된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로 보다 편리하고 안정적인 홍채영상을 입수할 수 있도록 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치를 제안한다.

본 발명의 목적을 이루기 위해, 줌카메라로 입사되는 피촬영자의 얼굴영상을 분석하여 피촬영자의 눈높이 및 현재촬영거리를 계산하고, 상기 분석된 피촬영자의 눈높이와 줌카메라의 입사축의 높이가 일치하도록 리니어모터이동자의 수직이동에 의해 상기 줌카메라를 수직이동시키고, 계속하여, 상기 분석된 촬영거리를 참조하여 상기 줌카메라 줌 및 포커스를 실시간 조정하여 홍채를 검출, 촬영하도록 하였다. 이와같이 줌카메라의 수직이동 수단 및 리니어모터의 사용으로 피촬영자가 정면 수평을 바라보는 상태에서의 어느 일정범위내에서 키높이나 촬영거리에 제한받지 아니하고 안정되고 편리하게 홍채영상을 입수하도록 함과 동시에 빠른 동작속도와 저소음 구동을 실현함으로서, 상기의 과제를 해결도록 하는 것을 기술적 과제로 삼았다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다.

본 발명에서는 피촬영자의 홍채에 대하여 카메라가 수평선상에서 촬영된 홍채영상이 대체로 안정된 것에 착안하여 창출한 것으로서, 피촬영자는 수평 정면을 향하여 바라보도록 하고 대신 피촬영자의 눈높이에 대해 수평을 이루도록 줌카메라를 상하로 수직이동하게 되면, 피촬영자는 편리하게 장치에 접근할 수 있고, 기존의 틸트방식의 Y 좌표이동을 위한 각(angle)이동과는 달리, 수평선상에서 홍채영상이 입사될 수 있게 함으로서 보다 안정되고 편리하게 홍채영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 정면 구조도로서, 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치를 정면에서 본 구조를 나타내고 있다.

도 2는 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 측면 사시도로서, 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치를 측면에서 본 구조를 나타내고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치는,

입형의 직사각 형상의 전방부가 개방된 본체프레임(2)과;

서로 일정거리를 두면서 상기 본체프레임(2) 상하부에 그 끝단이 고정 장착된 한 쌍의 수직가이드샤프트(40)와;

피촬영자의 얼굴영상 및 홍채영상을 촬영하는 줌카메라(70)가 부착되며,그 측부에 중공형상의 부쉬를 갖추어 상기 수직가이드샤프트(40)에 수직 이송이 가능하도록 삽입된 리니어모터이동자(50)와;

상기 본체프레임(2) 상부 배면에 수직으로 장착되며, 제어부(1)에 의해 상기 리니어모터이동자(50)를 수직 이동시키는 리니어모터고정자(10,11)와;

상기 리니어모터고정자(10,11) 측면 측의 본체프레임(2) 배면에 눈금배열이 표시된 리니어스케일(21)을 수직으로 설치하고, 상기 리니어모터이동자(50) 측면에 구성되며 상기 리니어스케일(21)의 눈금배열을 스캔하여 리니어모터이동자의 위치를 검출하는 엔코더헤더(20)와;

상기 줌카메라로부터 입사되는 전방 측의 얼굴영상을 분석하여 피촬영자의 눈높이 및 현재촬영거리를 검출하며, 상기 줌카메라의 입사축 높이가 상기 검출된 피촬영자의 눈높이 위치에 일치하도록 상기 리니어스케일(21)의 위치정보를 참조하여 상기 리니어모터이동자(50)를 수직제어하며, 상기 검출된 현재촬영거리를 참조하여 상기 줌카메라의 줌렌즈 및 포커스렌즈를 조절하여 홍채영상의 검출 및 획득을 수행하는 제어부(1)가 포함된다.

상기 리니어모터고정자(10, 11) 및 리니어모터이동자(50)로 구성되는 리니어모터는 교류 3상 동기형 모터로서, 리니어모터고정자(10, 11)는 영구식 마그네트(11)가 플레이트(10)에 에폭시로 고착되어 있고, 한편, 상기 리니어모터이동자(50)는 코어 및 코일로 구성되어 제어부(1)의 교류 3상 전기의 인가에 의해 이동자의 전자석 및 고정자의 영구자석의 흡인력에 의해 위치이동이 이루어지며 주파수변조에 의해 속도를 제어한다.

이때, 제어부는 리니어모터이동자의 정확한 위치제어를 위해 본체프레임에 장착된 리니어스케일(21) 및 엔코더헤더(20)을 통해 위치정보를 검출하여 정확한 위치이동을 위한 피드백제어를 하게된다.

한편, 본 실시예에서는 상기의 리니어모터로써 비교적 구조가 간단하고, 구동력이 강한 교류 3상 동기형 리니어모터를 사용하였으나, 교류 3상 동기형 모터외에 교류 유도형 리니어모터 혹은 리니어스케일이 필요없는 제어모드가 오픈루프(Open Loop)인 리니어 스테핑(Pulse) 모터를 사용하여도 된다.

상기 리니어모터이동자(50) 상에 장착된 상기 줌카메라는 줌렌즈군 및 포커스렌즈군(71) 그리고 고체촬상소자(72)로 구성되어 있고 제어부(1)와 연결되어 피촬영자의 얼굴영상 및 홍채영상을 제어부로 전송하는 역할을 한다. 상기 줌렌즈군 및 포커스렌즈군(71)은 대체적으로 약 30배 줌에 해당하는 렌즈들로 구성되어 홍채을 확대시켜 상기 고체촬상소자(72)로 입사되도록 한다.

여기에서, 리니어모터이동자(50)는 상기 줌카메라(70) 입사축 높이가 피촬영자의 눈높이에 일치하게 하기 위하여 수직 이동하는 역할을 한다.

또한, 피촬영자의 영상밝기를 보충하기 위하여 적외선LED가 줌카메라(70) 주변에 설치될 수 있다.

상기 수직가이드샤프트(40)는 한 쌍으로써, 상기 리니어모터이동자(50)가 수직이동가능하도록 삽입되며, 상기 리니어모터이동자(50)가 수직이동시 상기 리니어모터구동자(10, 11)와의 일정한 간격을 유지시키기 위하여 리니어모터 중심 좌우측에 각각 구성되어 있다.

한편, 상기 리니어모터이동자(50) 및 상기 리니어모터고정자(10,11) 측면 측에 장착된 엔코더헤더(20)는 리니어모터이동자(50)의 수직 위치를 제어부로 전송하는 역할을 하게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 다른 응용예를 도시한 부분 측면 사시도로서, 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 다른 응용예를 측면에서 본 구조를 나타내고 있다.

도 3를 참조하면, 본 발명에 의한 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 또 다른 응용예는,

상기 리니어모터이동자(50)에 하측면에 상기 줌카메라(70)를 입사측이 상부를 향하도록 설치하고, 상측면에는 전방 및 줌카메라측에 대하여 45도를 기울여 설치된 반사미러(80)로 구성한 것을 더 포함한다.

상기 줌카메라를 그 입사측이 상부로 향하도록 설치한 것을 장치의 두께를 줄이기 위하여 창안한 것이며, 상기의 반사미러(80)는 전방의 영상을 하측의 줌카메라로 반사유도하기 위하여 설치된 것이다.

이하, 상술된 바와 같은 구성에 따른 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 작용을 설명한다.

먼저, 사용자가 카메라 장치 전면부에 접근한 후, 계속하여 사용자가 양 홍채 중 어느 하나의 홍채를 기준하여 좌우 즉 X축에 따라 카메라 중심 수직선상에 맞추면, 제어부에 의해 줌카메라에 전원을 인가하여 작동시키고, 따라서 상기 줌카메라는 전방의 피촬영자의 얼굴영상을 제어부로 전송한다. 이때 줌카메라는 얼굴영상을 촬영하기에 적합하도록 줌 배율이 결정되어진다.

여기에서, 상기 제어부는 상기 전송된 얼굴영상에서 피촬영자의 눈높이 및 줌카메라측로부터 피촬영자의 얼굴까지의 거리인 현재촬영거리 분석한다. 이때, 제어부는 피촬영자의 눈높이 및 현재촬영거리를 보다 정확하게 분석하기 위하여 다수의 얼굴영상을 획득하되, 상기 줌카메라의 수직 위치를 달리하면서 다수의 얼굴영상을 획득한다. 현재촬영거리의 정확한 분석으로서의 또 다른방법으로는, 같은 높이 위치에서 단지 줌 배율만을 달리함으로서 다수의 얼굴영상을 획득, 보다 정확한 현재촬영거리를 분석할 수 있다.

계속하여, 상기 피촬영자의 눈높이 및 상기 현재촬영거리가 분석되면, 제어부는 리니어모터이동자(50)에 장착된 줌카메라 입사축이 상기 분석된 피촬영자의 눈높이 위치와 일치하도록 리니어모터(10,11,50)를 구동, 상기 리니어모터이동자(50)를 수직 이동시킨다.

계속하여, 상기 줌카메라(70) 입사축이 피촬영자의 눈높이와 수평을 이루고 나면, 제어부는 상기 검출된 현재촬영거리를 참조하여 줌렌즈의 배율을 홍채영상을 촬영하기에 적합하도록 조절하고, 이와 함께 선명한 영상을 입수하기 위하여 포커스렌즈를 조절한다. 여기에서 포커스 검출방법으로는 해당 현재촬영거리에 따른 미리 정해진 포커스 위치값을 사용하거나 아니면 홍채영상의 대비값을 직접 분석할 수 있겠다.

계속하여, 상기 줌카메라의 줌렌즈 및 포커스렌즈가 홍채 확대영상을 촬영하기 위하여 적합한 상태에 있게되면, 이와 동시에 제어부는 줌카메라의 고체촬상소자(72)를 통하여 홍채영상을 캡쳐하게 된다.

여기에서 전체적 주요 동작을 보면, 리니어모터이동자(50)의 수직이동에 의해 줌카메라의 입사축 높이가 피촬영자의 눈높이에 이르게되고, 계속하여 홍채를 확대촬영하기 위하여 줌렌즈가 해당배율로 줌잉되고, 이와 동시에 포커스렌즈를 조절하여 영상이 대체적으로 선명한 심도의 범위에 들어보면, 줌카메라의 고체촬상소자(72)를 통하여 홍채영상을 획득하게 된다.

한편, 도 3에 도시한바와 같이 본 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 또 다른 응용예를 동작을 보면,

상기의 상술한 바와 같이 피촬영자의 눈높이 및 상기 현재촬영거리를 분석한 후, 제어부는 리니어모터이동자(50)에 장착된 반사미러(80)의 수평 중심 위치가 상기 피촬영자의 눈높이 위치와 일치하도록 상기 리니어모터이동자(50)를 수직 이동시킨다. 따라서, 상기 반사미러(80)는 리니어모터이동자(50)와 함께 상향 혹은 하향으로 수직이동하게 되어 상기 피촬영자의 눈높이에 이르게된다. 이때, 피촬영자의 눈높이와 수평을 이루는 부분은 상기 반사미러(80)의 수평 중심으로 한다.

계속하여, 상기 반사미러(80)의 중심이 피촬영자의 눈높이와 수평을 이루고 나면, 제어부는 줌카메라의 줌렌즈 및 포커스렌즈를 조절하여 홍채확대영상을 촬영하기에 적합하게 되면 홍채영상을 캡쳐하게 된다.

여기에서 전체적 주요 동작을 보면, 리니어모터이동자(50)의 수직이동에 의해 반사미러(80)가 피촬영자의 눈높이에 이르게되고, 피촬영자로부터 반사미러를 거쳐 줌카메라로 입사되는 홍채 영상을 줌렌즈 및 포커스렌즈를 조절하여 확대한 후, 고체촬상소자(72)를 통하여 홍채영상을 획득하게 된다.

한편, 대기상태에서의 줌카메라의 높이 위치는 장치높이 중 줌카메라의 유효이동거리의 그 중심위치에 위치하게 한다. 이는 다음 촬영시 신속하게 피촬영자의 눈높이에 이르게 하기 위하여서이다.

상기와 같은 동작이 끝나면 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치의 일단의 홍채 촬영 동작이 마무리된다.

상술된 바와 같은 본 발명의 실시예는 다양한 변형이 가능할 것이며, 구성요소를 달리한 또 다른 실시예 또한, 본 발명의 사상에 포함된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 피촬영자의 홍채를 촬영함에 있어서, 피촬영자로 하여금 전면을 바라보도록 하게 하고 제어부의 영상분석에 의해 피촬영자의 눈높이 및 현재촬영거리를 분석하도록 한 후, 해당 눈높이의 위치로 줌카메라를 리니어모터의 구동에 의해 이동시키고, 이어서 줌카메라의 줌렌즈 및 포커스렌즈를 조정, 홍채영상을 촬영함으로서, 피촬영자의 키높이 및 촬영거리에 크게 제한 받지아니하고 편리하고 안정되게 홍채영상을 획득할 수 있을 뿐 아니라 신속하고 조용하게 홍채영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 홍채 영상을 획득하기 위한 홍채줌카메라 촬영장치에 있어서,

   입형의 직사각 형상의 전방부가 개방된 본체프레임(2)과;

   서로 일정거리를 두면서 상기 본체프레임(2) 상하부에 그 끝단이 고정 장착된 한 쌍의 수직가이드샤프트(40)와;

   피촬영자의 얼굴영상 및 홍채영상을 촬영하는 줌카메라(70)가 부착되며,그 측부에 중공형상의 부쉬를 갖추어 상기 수직가이드샤프트(40)에 수직 이송이 가능하도록 삽입된 리니어모터이동자(50)와;

   상기 본체프레임(2) 상부 배면에 수직으로 장착되며, 제어부(1)에 의해 상기 리니어모터이동자(50)를 수직 이동시키는 리니어모터고정자(10,11)와;

   상기 리니어모터고정자(10,11) 측면 측의 본체프레임(2) 배면에 눈금배열이 표시된 리니어스케일(21)을 수직으로 설치하고, 상기 리니어모터이동자(50) 측면에 구성되며 상기 리니어스케일(21)의 눈금배열을 스캔하여 리니어모터이동자의 위치를 검출하는 엔코더헤더(20)와;

   상기 줌카메라로부터 입사되는 전방 측의 얼굴영상을 분석하여 피촬영자의 눈높이 및 현재촬영거리를 검출하며, 상기 줌카메라의 입사축 높이가 상기 검출된 피촬영자의 눈높이 위치에 일치하도록 상기 리니어스케일(21)의 위치정보를 참조하여 상기 리니어모터이동자(50)를 수직제어하며, 상기 검출된 현재촬영거리를 참조하여 상기 줌카메라의 줌렌즈 및 포커스렌즈를 조절하여 홍채영상의 검출 및 획득을 수행하는 제어부(1)로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어모터이동자(50)는,

   하측면에 상기 줌카메라(70)를 입사측이 상부를 향하도록 설치하고, 상측면에는 전방 및 줌카메라측에 대하여 45도를 기울여 설치된 반사미러(80)로 구성한 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어모터이동자(50) 및 리니어모터고정자(10,11)는,

   코어(Core)타입 혹은 비코어(Coreless)타입 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어모터이동자(50) 및 리니어모터고정자(10,11)는,

   교류 3상 동기 리니어모터 형의 리니어모터이동자 및 리니어모터고정자로 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어모터이동자(50) 및 리니어모터고정자(10,11)는,

   교류 다상 유도 리니어모터 형(Linear Induction Motor)의 리니어모터이동자 및 리니어모터고정자로 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어모터이동자(50) 및 리니어모터고정자(10,11)는,

   리니어 펄스 모터형(Linear Pulse Motor)의 리니어모터이동자 및 리니어모터고정자로 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터 구동에 의한 홍채줌카메라 촬영장치.

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