KR100798481B1 - 표면압력감지방식의 지문인식장치 - Google Patents

표면압력감지방식의 지문인식장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 손가락 지문의 융선에 따라 압력이 다르다는 점에 기초하여 압전현상 또는 압저항현상을 이용한 지문인식장치로서, 지문의 융선에 따른 전압 또는 저항을 발생시키는 전기신호 발생부, 전기신호 발생부에 연결되어 저항 또는 전압값을 측정하는 측정부, 측정부에서의 전압 또는 저항값에 기초하여 등고선을 그리는 이미지형성부로 구성된 것을 특징으로 하는 표면압력감지방식의 지문인식장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 표면압력감지방식으로 구조가 간단하며, 기판에 집적시켜 얇게 제작가능하므로 지문인식장치의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서 휴대폰을 통한 은행업무 등 장소 및 시간의 제악을 받지 않고 일상생활에 널리 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존의 광학식 지문인식방법의 경우 지문이 닿는 활성창이 광학적으로 오염되거나 피부가 건조한 경우 등에서 지문인식이 잘 되지 않았던 문제가 해결되어 보다 정확하고 편리하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
압전효과, 압저항효과, 지문, 인식, 융선, 압전물질, 압저항물질, 등고선

Description

표면압력감지방식의 지문인식장치{Fingerprint identification device using surface pressure measurement}
도 1은 종래의 광학식 지문인식장치의 구성도,
도 2는 본 발명인 표면압력감지방식의 지문인식장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 측정부의 전압값을 기록하는 방법을 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 광원 12: 프리즘
14: 손가락 16: 융선
18: 렌즈 20: 영상획득부
100: 전기신호 발생부 102: 상부기판
104: 하부기판 106: 활성창
110: 전극 120: 압전물질 또는 압저항물질
130: 스페이서 150: 측정부
160: 이미지형성부 170: 대비확인부
본 발명은 지문인식장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 지문의 융선마다 압전효과 또는 압저항효과에 의한 물리량이 다름을 이용하여 지문을 인식하는 지문의 표면압력을 감지하는 방식의 지문인식장치에 관한 것이다.
일반적으로 지문은 같은 형태를 유지하며, 외부 요인에 의해 상처가 생겼을 때도 금방 기존의 형태로 재생되기 때문에 타인과 같은 형태의 지문을 가질 확률은 10억분의 1밖에 되지 않는다. 이러한 지문의 특성을 이용해 사용자의 손가락지문을 읽어 미리 입력된 데이터와 비교해 본인 여부를 판별하여 사용자의 신분을 확인하는 지문인식기술은 성능과 비용, 사용자의 편의성, 시장형성 측면에서 생체인식기술중 가장효율적인 것으로 널리 사용되고 있다.
종래의 지문인식장치는 광학식으로서, 일반적으로 도 1에 나타난 바와 같은 구성을 갖는다.
광학식 지문인식장치는 빛이 발생하는 광원(10), 광원(10)에서 방출되는 빛이 입사되는 프리즘(12), 프리즘(12)을 통과한 빛을 결상시키는 렌즈(18), 결상된 빛으로부터 영상을 획득하는 영상획득부(20)로 구성되어 있다. 광원(10)에서 발생한 빛을 프리즘(12)을 통하여 입사시키면 프리즘(12)의 면에서는 원칙적으로 전반사가 일어나지만 손가락지문의 융선(16)과 접촉되어 있는 부분에서는 산란이 일어나 지문의 영상이 발생된다. 이러한 방법으로 영상획득부(20)에 의하여 지문의 영상이 얻어진다.
이러한 광학적 지문인식장치에서 손가락지문의 융선(16)과 접촉되어 있는 부분에서 산란된 빛과 전반사되는 빛의 렌즈(18)까지의 거리가 서로 다르므로 결상된 지문의 각 부분은 서로 다른 횡배율을 갖게 되고, 지문의 왜곡이 일어나게 된다.
또한, 먼지, 유분 등으로 지문이 접촉하는 부분이 오염되는 경우, 전반사되어야 할 부분에서 산란이 일어나므로 정확도가 낮아지며, 광학식 지문인식장치의 구성요소의 크기 또는 소정의 설치간격의 유지 등으로 인하여 소형화가 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 손가락지문 중 돌출된 융선부분이 지문인식장치에 접촉시 압력이 다르다는 점에 착안하여 압전효과 또는 압저항효과에 기초한 지문인식장치를 제공함으로써 정확도를 증가시키고, 구성을 단순하게 함으로써 소형화가 가능하므로 휴대폰을 이용한 결제, 은행업무 등의 휴대폰을 이용한 사용자 인증업무 등에 손쉽게 널리 활용할 수 있는 지문인식장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 손가락 지문의 융선의 형태가 각기 다르며 융선과 골의 압력이 다르다는 점에 기초한 압전현상 또는 압저항현상을 이용하여 지문을 인식하기 위한 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 동작원리를 바람직한 실시예로 자세히 검토하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명인 표면압력감지방식의 지문인식장치의 구조를 나타낸 것이다. 본 발명인 표면압력감지방식의 지문인식장치는 압전현상을 이용하는 경우와 압 저항현상을 이용하는 경우에 있어서, 압전물질 또는 압저항물질을 제외한 나머지 구성이 동일하므로 함께 기술한다.
표면압력감지방식의 지문인식장치는 크게 전기신호 발생부(100), 전기신호 발생부(100)에 연결되어 압력에 의하여 발생한 전압을 측정하는 측정부(150), 측정부(150)에서의 전압값에 기초하여 등고선을 그리는 이미지형성부(160)로 나누어볼 수 있다.
또한, 상기 이미지형성부(160)에서 획득한 등고선과 기존의 지문패턴데이터와 일치여부를 판단하는 대비확인부(170)를 더 부가함이 바람직하다.
전기신호 발생부(100)는 상부기판(102)과 하부기판(104), 상부기판(102)과 하부기판(104) 사이에 위치하고 매트릭스 구조로 형성된 전극(110), 전극(110) 사이에 위치하는 압전물질 또는 압저항물질(120) 및 압전물질 또는 압저항물질(120) 사이에 형성된 스페이서(130)로 구성된다. 압전물질 또는 압저항물질(120)이 위치하는 각 셀은 손가락 지문의 융선에 의하여 전압을 발생시키므로 융선의 간격보다 더 작은 크기로 제작되어야 정확한 측정이 가능하다.
전기신호 발생부(100)의 구성요소 중 상부기판(102) 및 하부기판(104)은 실리콘 또는 중합체(polymer)를 사용함이 바람직하다.
또한, 전극(110) 사이에 채워지는 압전물질(120)로는 대표적으로 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃), ZnO 등의 물질이 있고, 압저항물질(120)로는 고무 등의 폴리머계열의 물질이 있으며, 본 발명에 사용되는 압전물질 및 압저항물질이 상기의 물질에 국한되지 않음은 물론이다.
본 발명의 기본원리인 압력인식방법은 다음과 같다.
손가락 지문은 도 3에 도시된 바와 같이, 지문패턴에 따라 요철이 형성되어 있다. 이러한 지문을 전기신호 발생부(100)의 활성창(106)에 올려두면, 융선에 의하여 압전물질 또는 압저항물질(120)에 소정의 압력이 가해진다. 이때 전달되는 압력은 융선의 위치(16a, 16b, 16c,…)마다 각기 다른 값을 갖게 된다. 압력이 전달된 압전물질 또는 압저항물질(120)에서는 전기신호값으로서 전압 또는 저항이 발생하고, 측정부(150)에서는 이 값을 측정하여 수치를 기록하게 된다.
도 4는 본 발명의 측정부(150)에서 전기신호 값을 기록하는 방법을 도시한 것으로서, 압전물질 또는 압저항물질(120)은 매트릭스 구조로 형성되어 있으므로 각각의 셀마다 (C11, C12, …,C1n, C21, C22, …, Cmn -1, Cmn)의 전기신호 값(V11, V12, …,V1n, V21 ,V22 …,Vmn -1 ,Vmn 또는 R11, R12, …,R1n, R21 ,R22 …,Rmn -1 ,Rmn )을 기록하게 된다.
이미지형성부(160)는 이러한 방법으로 획득된 전압값 또는 저항값에서 동일한 값을 보이는 부분을 연결하여 등고선을 그려 지문패턴을 형성하게 된다.
대비확인부(170)는 상기 이미지형성부(160)에서 생성된 지문패턴과 사전에 기록해둔 사용자의 지문패턴데이터를 비교ㆍ대조하여 사용자의 일치여부를 확인하게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 표면압력감지방식으로 지문을 인 식함으로써 구조가 간단하고 기판에 집적시켜 얇게 제작가능한바, 지문인식장치의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서 휴대폰을 통하여 은행업무를 보는 등 장소 및 시간의 제악을 받지 않고 일상생활에 널리 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존의 광학식 지문인식방법의 경우 지문이 닿는 활성창이 광학적으로 오염된 경우 또는 피부가 건조한 경우 등에서 지문인식이 잘 되지 않았던 문제가 해결되어 보다 정확하고 편리하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (4)

  1. 압전현상을 이용한 지문을 인식하기 위한 장치로서,
    손가락이 접촉되는 상부기판(102); 상기 상부기판(102)의 하부에 위치하며 매트릭스 구조로 형성된 전극(110), 상기 전극(110) 사이에 채워진 압전물질(120) 및 상기 압전물질(120) 사이에 위치한 스페이서(130)로 구성된 압력인지부; 상기 압력인지부 하부에 위치하는 하부기판(104);으로 구성된 전기신호 발생부(100);
    상기 전기신호 발생부(100)에 연결되어 각 셀마다의 전압값을 측정하는 측정부(150); 및
    상기 측정부(150)에서의 전압값에 기초하여 등고선을 생성하는 이미지형성부(160); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면압력감지방식의 지문인식장치.
  2. 압저항현상을 이용한 지문을 인식하기 위한 장치로서,
    손가락이 접촉되는 상부기판(102); 상기 상부기판(102)의 하부에 위치하며 매트릭스 구조로 형성된 전극(110), 상기 전극(110) 사이에 채워진 압저항물질(120) 및 상기 압저항물질(120) 사이에 위치한 스페이서(130)로 구성된 압력인지부; 상기 압력인지부 하부에 위치하는 하부기판(104);으로 구성된 전기신호 발생부(100);
    상기 전기신호 발생부(100)에 연결되어 각 셀마다의 저항값을 측정하는 측정부(150); 및
    상기 측정부(150)에서의 저항값에 기초하여 등고선을 생성하는 이미지형성부(160); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면압력감지방식의 지문인식장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 이미지형성부(160)에서 획득한 등고선 패턴 데이터와 기준 지문패턴데이터와 일치여부를 판단하는 대비확인부(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면압력감지방식의 지문인식장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 상부기판(102) 및 상기 하부기판(104)은 실리콘 또는 중합체로 제작된 것을 특징으로 하는 표면압력감지방식의 지문인식장치.
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