KR100914615B1

KR100914615B1 - 생체지문을 구별하여 인식하는 지문인식장치 및 방법

Info

Publication number: KR100914615B1
Application number: KR1020070091280A
Authority: KR
Inventors: 신요식; 김금용
Original assignee: 주식회사 유니온커뮤니티
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-09-02
Also published as: KR20090026376A

Abstract

생체지문을 구별하여 인식하는 지문인식장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 지문인식장치는 정전용량의 변화를 기초로 지문이 생체인지 여부를 판단하며, 지문의 접촉에 의한 정전용량의 변화를 판단하기 위해 지문입력창에 투명전극에 의한 전극을 형성한다. 지문인식장치는 사용자의 지문이 지문입력창의 투명전극에 접촉함에 따라 발생하는 정전용량의 변화를 검출하여 해당 지문이 생체지문인지를 판단한다.

Description

생체지문을 구별하여 인식하는 지문인식장치 및 방법{Apparatus and Method for Discriminating and Recognizing Living-Body Fingerprint}

본 발명은 지문인식장치에 관한 것으로, 투명전극이 형성된 지문입력창 상에 접촉된 지문에 의해 상기 투명전극과 접지 사이의 정전용량의 변화를 접촉 방식으로 감지하여 생체 지문과 모조 지문을 판별하고 지문인증절차를 수행하는 지문인식장치 및 방법에 관한 것이다.

정보기술의 발전과 더불어 개인 인증수단으로 생체 인식, 특히 지문인식은 불변성과 유일성이 보장되는 인증방법으로서 주목을 받고 있다. 실제로 지문인식장치는 출입제어, 전자상거래, 금융거래, 개인용 컴퓨터(PC)의 보안 및 사무적 결재체계 등과 같이 인증이 필요한 다양한 분야에 보급되고 있다.

그러나 지문인식장치는 인증의 편리성과 정확성 및 경제성에 불구하고, 모조 지문에 의한 허위인증의 문제가 있다. 허위인증의 피해를 개선 및 방지하기 위한 보안 알고리즘이 다양하게 개발되고 있다.

현재까지, 온도측정방식, 압력측정방식, 혈류측정방식, 땀샘측정방식 등이 위조 및 모조 지문 인식기술로 제안된 상태이다. 그러나 아직까지 다양한 형태의 모조 지문에 대응하여 지문입력창에 접촉한 지문이 생체 지문인지 모조 지문인지를 정확하게 식별하는 것은 곤란하다.

예컨대, 온도측정방식은 실제의 인체 지문의 온도(즉, 체온)와 모조 지문으로부터 감지한 온도와의 차를 측정하여 모조 지문을 식별해내는 방식이다. 이러한 방식은, 주변온도(날씨 및 계절)의 변화에 많은 영향을 받고 온도 범위의 설정이 상당히 어렵다.

본 발명의 목적은, 지문입력창에 투명전극을 형성하여 상기 투명전극에 접촉된 지문에 의해 상기 투명전극과 접지 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 생체 지문과 모조 지문을 판별하고 생체 지문인 경우에만 지문인증절차를 수행하는 지문인식장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 지문인식을 위한 지문입력 시점을 자동으로 판단함으로써, 사용자의 지문인식동작 개시명령을 입력받기 위한 별도의 입력수단을 구비하지 않아도, 생체 지문 접촉에 따라 자동으로 지문인식이 수행되는 지문인식장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지문인식장치는 지문입력창에 접촉한 지문으로부터 지문 이미지를 획득하는 지문입력부; 상기 지문입력창의 상측에 형성된 투명 절연층; 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 도전체로서, 상기 절연층을 관통하여 상기 지문에 접촉되도록 형성된 노출전극; 상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량의 변화를 감지하여 상기 지문이 생체 지문인지 여부를 판단하는 생체인식부; 상기 노출전극으로부터 연장되고, 상기 절연층과 상기 지문입력창 사이에 형성되며 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 투명 도전체; 상기 투명 도전체와 상기 생체인식부를 전기적으로 연결하는 와이어; 및 상기 생체인식부로부터 상기 지문이 생체지문이라는 판단결과를 수신하면 상기 지문입력부가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문인증부를 포함한다.

실시 예에 따라 노출전극은 복수 개 설치될 수 있다. 이 경우 상기 생체인식부는, 상기 복수 개의 노출전극에 대해 개별적으로 정전용량의 변화를 감지하여, 상기 복수 개의 노출전극 전체 또는 기준 개수 이상에 대해 상기 지문이 생체 지문이라고 판단되는 경우 최종적으로 생체지문으로 판단할 수 있다.

상기 노출전극 및 투명전극은 인듐주석 산화물(ITO: Indium-Tin-Oxide) 또는 탄소나노튜브로 기준값이상의 광 투과도를 가지도록 제작되는 것이 바람직하다.

실시 예에 따라, 상기 지문입력부는, 상기 지문인증부로부터 소정의 동작개시명령을 받는 경우에 상기 접촉된 지문에 대한 지문 이미지를 생성하고, 상기 지문인증부는 상기 생체인식부로부터 상기 지문이 생체지문이라는 판단결과를 수신하는 경우 상기 지문입력부로 상기 동작개시 명령을 출력할 수 있다.

여기서, 상기 지문입력부는, 광학식 지문인식을 위한 프리즘을 포함하여 상기 프리즘에 조사되어 그 경로가 변경되는 내부 광에 대응하여 상기 지문 이미지를 생성하고, 상기 동작개시 명령은 상기 지문입력부로 하여금 상기 내부 광을 점등하도록 하는 것이 해당할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 지문인식장치의 지문인식방법은, 지문입력창의 상측에 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 노출전극을 형성하는 단계; 상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하는 단계; 상기 노출전극에 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화를 기초로 상기 접촉된 지문이 생체지문인지를 판단하는 단계; 상기 지문이 생체지문으로 판단되면, 상기 지문입력창에 접촉된 지문으로부터 지문 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 지문 이미지로부터 특징점 데이터를 추출하여 지문 데이터를 생성하고, 상기 생성된 지문 데이터와 기 등록된 지문 데이터를 비교함으로써 상기 접촉된 지문에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지문인식장치의 지문인식방법은, 지문입력창의 상측에 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 노출전극을 형성하는 단계; 상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하는 단계; 상기 지문입력창에 지문이 접촉되는 경우, 상기 접촉된 지문으로부터 지문 이미지를 생성하는 단계; 상기 노출전극에 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화를 기초로 상기 접촉된 지문이 생체지문인지를 판단하는 단계; 및 상기 지문이 생체지문으로 판단되면, 상기 생성된 지문 이미지로부터 특징점 데이터를 추출하여 지문 데이터를 생성하고, 상기 생성된 지문 데이터와 기 등록된 지문 데이터를 비교함으로써 상기 접촉된 지문에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지문인식장치는, 생체 손가락이 지문입력창에 접촉시 정전용량변화를 감지하여 생체 지문과 모조 지문을 판별하여 모조 지문을 이용한 부정적인 접근을 원천적으로 차단할 수 있게 된다.

또, 종래의 지문인식방식에서는 곤란하였던 모조 지문에 대한 판별이 가능하기 때문에 그 판별 범위에 대한 확장성과 정확성이 보장된다.

정전용량의 변화를 감지하기 위한 전극이 지문입력창에 투명전극의 형태로 마련됨으로써, 지문입력창에 전극이 노출되더라도 지문인식 자체에 영향을 주지 않으면서 정전용량 변화의 감지에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

나아가, 사용자의 지문인식 개시명령을 입력받기 위한 별도의 입력수단을 구비하지 않더라도, 사용자가 자신의 손가락을 지문입력창에 접촉하면 자동으로 지문인식과정이 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지문인식장치의 기본적인 개념을 설명하기 위한 도면,

도 2는 도 1의 지문인식장치의 일 실시 예에 따른 세부구성을 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명전극의 단면 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명전극의 형태를 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 지문인식장치의 동작의 일 예의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고

도 6은 본 발명에 따른 지문인식장치의 동작의 다른 예의 설명에 제공되는 흐름도이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지문인식장치의 기본적인 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지문인식장치(100)는 기본적으로 사용자의 지문(또는 손가락)으로부터 지문 이미지를 획득하여 사용자를 인증할 수 있다. 나아가 지문인식장치(100)는 지문입력창에 접촉된 지문이 생체 지문인지 모조 지문인지를 판단하여, 생체 지문인 경우에만 인증절차를 수행할 수 있다.

지문인식장치(100)는 지문입력부(110), 투명전극(Transparent Electrode)(120), 생체인식부(130) 및 지문인증부(150)를 포함한다.

지문입력부(110)는 지문센서(미도시)를 구비하여, 지문센서(미도시)의 지문입력창(111)에 접촉한 지문의 지문 이미지를 획득하여 지문인증부(150)로 출력한다. 여기에서 지문센서는 프리즘이나 홀로그램과 같은 광학렌즈를 이용하는 광학방식의 지문센서와 씨모스(CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor)소자 등과 같은 반도체 소자를 이용한 비광학 방식의 지문센서가 모두 적용될 수 있다.

지문입력부(110)의 지문입력창(111)에는 적어도 하나의 투명전극(120)이 설치된다. 투명전극(120)은 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 투명한 도전체이다.

생체인식부(130)는 지문입력창(111)에 마련된 투명전극(120)에 접촉한 지문(또는 손가락)에 의한 정전용량의 변화를 검출하여, 접촉된 지문이 생체 지문인지 또는 모조 지문인지를 판별한다. 지문입력창(111)에 형성된 투명전극(120)은 빛을 그대로 투과함으로써 지문 이미지의 생성을 방해하지 않도록 한다.

생체인식부(130)는 판별한 결과를 지문인증부(150)로 출력한다.

지문인증부(150)는, 생체인식부(130)로부터 수신한 판별결과를 기초로 판단하여 지문입력창(111)에 접촉한 지문이 생체 지문인 경우에만, 지문입력부(110)로부터 수신한 지문 이미지로부터 특징점을 추출하여 사용자 인증을 수행한다. 만약, 지문입력창(111)에 접촉한 지문이 모조지문으로 판별되면, 지문인증부(150)는 소정의 인증거부에 대한 처리를 수행할 수도 있다.

도 2는 도 1의 지문인식장치의 일 실시 예에 따른 세부구성을 도시한 블록도이다.

도 2의 지문인식장치(200)는 광학식 지문인식장치의 예로서, 지문입력부(210), 투명전극(220), 생체인식부(230) 및 지문인증부(250)를 포함한다. 지문입력부(210), 생체인식부(230) 및 지문인증부(250)는 도 1의 지문입력부(110), 생체인식부(130) 및 지문인증부(150)에 대응되며 동일하게 설명될 수 있다.

지문입력부(210)는 일 면이 지문입력창(211a)으로 마련된 프리즘(211), 지문 이미지 획득용 광을 출력하는 광원(213), 지문 이미지의 결상을 위한 광학렌즈(215) 및 이미지 센서(217)를 포함한다.

도 2의 광학식 지문인식장치(200)의 기본적인 지문인식 과정을 살피면, 사용자가 지문입력창(211a)에 손가락(지문)을 접촉시키면 광원(213)에서 조사된 광이 프리즘(211)의 입사면(211b)과 지문입력창(211a) 및 출사면(211c)을 거치면서 광학렌즈(215)에 결상되어 이미지 센서(217)로 입력된다.

이미지 센서(217)는 입사되는 광에 대응하는 전기적 신호인 디지털 지문 이미지를 지문인증부(250)로 출력한다. 지문인증부(250)는 소정의 영상처리 알고리즘 및 인증 알고리즘에 따라 사용자의 지문을 인식한다.

실시 예에 따라, 지문입력부(210)는 지문인증부(250)로부터 소정의 '동작개시명령'이 있는 경우에만 지문입력창(211a)에 접촉된 사용자의 지문으로부터 지문 이미지를 생성할 수 있다. 동작개시명령은 다양한 형태를 가질 수 있으며, 예컨대 지문입력부(210)의 광원(213)을 점등시키는 제어가 해당할 수 있다.

이 경우, 지문입력부(210)는 지문인증부(250)의 '동작멈춤명령'이 있으면 사용자의 지문이 지문입력창(211a)에 접촉되더라도 대응되는 지문 이미지를 생성하지 아니한다. 이러한 동작멈춤명령은 예컨대 지문입력부(210)의 광원(213)을 소등시키는 제어가 해당할 수 있다.

투명전극(220)은 지문입력창(211a)에 설치된 도전체로서 정전용량검출부(233)와 전기적으로 연결된다. 투명전극(220)는 투명한 절연체에 의해 절연되며, 투명전극(220)의 일부만이 전극(노출전극)의 형태로 노출 설치된다.

또한, 투명전극(220)은 대략 80% 이상의 광 투과도를 가짐으로써 지문 이미지의 생성에 영향을 주지 않아야 한다. 투명전극(220)에 대하여는 아래에서 다시 설명한다.

생체인식부(230)는 지문이 지문입력창(211a)의 투명전극(220)에 접촉할 경우 투명전극(220)과 접지(Earth ground) 사이에 형성된 정전용량의 변화를 감지하여, 접촉된 지문이 생체 지문인지를 판단한다.

도 2를 참조하면, 생체인식부(230)는 정전용량검출부(233), ADC(Analog to Digital Converter)부(235) 및 생체지문판별부(237)를 포함한다. ADC부(235) 및 생체지문판별부(237)은 디지털 회로로 구현된 판단회로의 예이며, 생체인식부(230)가 ADC부(235)를 포함하지 않고 아날로그 회로로도 구현될 수 있음은 당연하다.

생체인식부(230)는 키로호프(Kirchoff)의 전류 법칙을 기초로, 사용자의 근접에 따른 투명전극(220)과 접지 사이의 정전용량의 변화를 검출한다. 투명전극(220)과 접지 사이의 정전용량은 사용자의 손가락(생체)의 접촉에 의해 그 값이 변하게 되며, 생체인식부(230)는 그 정전용량의 변화를 이용한다.

정전용량검출부(233)는 투명전극(220)과 접지 사이에 소정의 정전용량(예를 들어, 생체지문의 접촉이 없는 경우의 정전용량)이 형성되도록 투명전극(220)에 소정의 전압을 인가하며, 투명전극(220)과 접지 사이의 형성되는 정전용량의 크기에 대응하는 정보를 ADC부(235)로 출력한다. 정전용량의 변화가 있는 경우, 정전용량검출부(233)는 정전용량의 변화에 대응하는 정보를 ADC부(235)로 출력한다. 여기서, 정전용량검출부(233)가 출력하는 정보는 전압 또는 주파수의 형태를 가질 수 있다. 지문입력창(211a)에 노출전극이 복수 개 설치된 경우, 각 노출전극은 정전용량검출부(233)와 서로 다른 경로로 연결되어 각 전극별로 정전용량의 변화를 검출하는 것이 바람직하다.

ADC부(235)는 정전용량검출부(233)에서 출력되는 정보(아날로그 신호)를 디지털 값으로 변환하여 생체지문판별부(237)로 출력한다.

생체지문판별부(237)는 ADC부(235)에서 출력되는 디지털 값을 기 설정된 값과 비교함으로써 접촉된 지문이 생체지문인지 여부를 판단한다. 이러한 정전용량검출부(233)에서 출력되는 정보가 정전용량에 대응되는 전압인 경우, 비교 알고리즘은 정전용량검출부(233)의 출력전압을 적어도 하나의 기준전압과 비교하는 것에 대응될 수 있다.

복수 개의 노출전극이 있는 경우, 생체지문판별부(237)는 노출전극마다 정전용량의 변화에 기초한 생체지문 여부를 판단하여 전체(또는 기준 개수이상)가 생체 지문인 경우에 최종적으로 생체지문으로 판단할 수 있다.

투명전극(220)에 생체 지문(즉, 사용자의 손가락)이 접촉되는 경우, 투명전극(220)과 접지 사이의 정전용량이 변한다. 그러나 모조지문이 접촉되는 경우, 투명전극(220)과 접지 사이의 정전용량이 변하지 않거나, 모조 지문의 접촉에 따른 정전용량의 변화량이 생체 지문의 경우와 다르게 된다.

따라서 생체지문의 접촉에 대응하여 정전용량검출부(233)의 출력도 변하고, 정전용량검출부(233)의 출력 변화에 따라 ADC부(235)의 출력도 변한다. 정전용량이 변하였는지 또는 해당 정전용량의 변화가 생체 지문에 대응되는 정도인지를 판단하기 위해, 생체지문판별부(237)는 ADC부(235)의 출력을 기 설정된 적어도 하나의 설정값과 비교하여 정전용량검출부(233)의 출력(또는, ADC부(235)의 출력)의 변화가 소정 범위 내인지를 판단함으로써, 생체 지문인지를 판단할 수 있다.

지문입력창(211a)에 접촉된 지문이 생체지문으로 판단된 경우, 생체지문판별부(237)는 생체지문이 지문입력창(211a)에 접촉되었다는 정보(이하 '생체확인정보'라 함)를 지문인증부(250)로 출력한다. 생체확인정보는 논리 하이(High) 또는 로우(Low)에 대응되는 전압 값뿐만 아니라, 지문인증부(250)가 인식 가능한 다양한 형태를 가질 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 생체인식부(230)는 정전용량검출부(233)와 함께 적어도 하나의 기준전압과 비교하는 아날로그 비교회로를 구비하여 동일한 기능을 수행하도록 설계될 수 있다.

지문인증부(250)는 기본적으로, 지문입력부(210)의 이미지 센서(217)가 출력하는 디지털 지문 이미지로부터 특징점 데이터(이하 '사용자 지문 데이터'라 함)을 추출하여 기 등록된 지문데이터(이하 '등록 지문데이터'라 함)와 매칭시킴으로써 지문인증처리를 수행한다. 또한, 지문인증부(250)는 지문을 접촉한 사용자가 기 등록한 사용자가 아닌 경우, 추출한 지문 데이터의 등록과정을 수행할 수 있다.

이를 위해, 지문인증부(250)는 메모리(251), 데이터저장부(253) 및 제어부(255)를 포함한다.

메모리(251)에는 제어부(255)의 지문인증과정을 위해, 지문입력부(210)로부터 입력받은 지문 이미지와 데이터저장부(253)에 기저장된 등록 지문데이터 등이 일시 저장된다.

데이터저장부(253)는 지문인식장치(200)의 지문인증 및 지문등록 등에 관한 프로그램 및 등록 지문데이터 등이 저장되며, 지문인증프로그램저장부(253a), 지문알고리즘저장부(253b) 및 등록 지문 데이터와 인증 결과에 따른 로그데이터 등이 저장되는 지문DB(Data Base)(253c)를 포함한다.

제어부(255)는 지문 인증 및 지문 등록 등을 포함하는 지문인식장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.

제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 생체확인정보를 수신하는 경우에만, 이미지 센서(217)로부터 입력받은 지문 이미지에 대한 지문인증을 수행한다.

지문인증과정을 설명하면, 제어부(255)는 먼저 이미지 센서(217)로부터 입력되는 지문 이미지로부터 특징점을 추출하여 '사용자 지문 데이터'를 생성한다. 이후에 제어부(255)는 지문DB(253c)에 저장된 등록 지문 데이터를 검색하여 사용자 지문 데이터와 매칭되는 것이 있으면 해당 사용자(또는 사용자의 지문)가 인증된 것으로 판단한다.

제어부(255)는 지문입력부(210)의 광원(213)의 점등을 제어하여 지문 이미지 생성과정을 제어할 수 있다. 기본적으로 제어부(255)는 광원(213)을 항상 점등시킨 상태에서 이미지 센서(217)로부터 지문 이미지를 수신할 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 생체확인정보를 수신한 경우에만, 지문입력부(210)가 지문 이미지를 생성하도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(255)는 일반 상태에서 지문입력부(210)의 광원(213)이 소등상태를 유지하도록 제어하였다가, 생체지문판별부(237)로부터 생체확인정보가 수신되면 지문입력부(210)의 광원(213)이 점등되도록 제어하여 지문 이미지의 생성이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 제어부(255)의 제어는 생체지문판별부(237)의 생체확인정보를, 단순히 생체지문 판별수단으로 활용하는 것을 넘어 지문입력부(210)의 동작을 매개하는 수단으로 활용되도록 한다. 이러한 실시 예에 의할 경우, 본 발명의 지문인식장치(200)는 항상 광원(213)을 점등시키지 않아도 된다. 또한, 지문인식장치(200)는 지문인식과정의 개시를 위해 사용자의 조작이 요청되는 별도의 입력 수단(예를 들어, 버튼)을 구비할 필요가 없다.

제어부(255)는 인증을 수행한 결과인 로그(Log) 데이터를 지문DB(253c)에 저장하며, 실시 예에 따라 인증결과에 대응하는 다른 동작(예를 들어, 도어 오픈, 프로그램 실행 등)을 실행하는 외부장치로 그 인증결과를 통보할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 제어부(255)가 생체지문판별부(237)의 정보를 기초로 광원(213)을 제어하는 것이 아니라, 생체지문판별부(237)가 판별결과를 기초로 직접 광원(213)을 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(255)는 지문입력부(210)로부터 입력되는 지문 이미지에 기초한 지문인증만을 수행할 수 있다.

이상에 설명된 바와 같이, 지문인식장치(200)는 투명전극(220)을 지문입력창(211a)에 형성하여 생체지문을 판별한다.

투명전극(220)은 앞서 설명한 바와 같이 높은 광 투과도를 가짐으로써 지문 이미지의 형성에 영향을 주지 아니한다. 여기서, 도 3 내지 도 4를 참조하여 투명전극을 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명전극의 단면 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명전극의 형태를 도시한 평면도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 투명전극(300)은 투명 도전체(301), 노출전극(301a), 본딩패드(Bonding Pad)(301b), 절연층(303) 및 와이어(Wire)(305)를 포함한다.

적어도 하나의 노출전극(301a)이 지문입력창(211a)의 적어도 하나의 지점에 형성된다. 지문입력창(211a)의 가장자리에는 노출전극(301a)에 대응되는 본딩패드(301b)가 형성된다. 노출전극(301a)과 본딩패드(301b)는 투명 도전체(301)에 의해 전기적으로 연결된다.

본딩패드(301b)는 생체인식부(230)까지 연장되는 와이어(305)가 본딩되는 부분으로, 프리즘(211)을 보호하는 외장 프레임(311)에 의해 보호되는 것이 바람직하다. 투명 도전체(301)는 투명한 절연층(303)에 의해 보호된다. 절연층(303)은 지문입력창(211a) 전체 또는 일부에 형성될 수 있다.

투명 도전체(301) 및 노출전극(301a)은 지문입력부(210)가 지문이미지를 획득하는데 영향을 주지않는 두께, 우수한 광 투과도 및 낮은 저항값을 가지는 것이 바람직하다. 인듐주석 산화물(ITO: Indium-Tin-Oxide)이나 탄소나노튜브가 투명 도전체(301)의 재료가 될 수 있다. 본딩패드(301b)도 투명도전체(301)와 일체로 형성될 수 있다.

탄소나노튜브는 흑연 시트(Graphene Sheet)가 튜브 형상으로 감겨있는 구조를 가지며 직경이 1-100 nm 정도인 나노소재로 열적 안정성, 기계적 강도, 전도도 등 우수한 물리, 화학적 특성이 있다. 흑연 시트는 하나의 탄소 원자가 3개의 서로 다른 탄소 원자와 결합하여 육각형 벌집 형상을 가지는 물질이다.

도 3의 (b)는 투명전극(300)의 단면을 보인다. 지문입력창(211a)의 상측에는 절연층(303)이 형성되고, 절연층(303)과 지문입력창(211a) 사이에 투명 도전체(301)가 형성되어 있다. 투명 도전체(301)의 일단에는 절연층(303)을 관통하여 사용자에게 노출되는 노출전극(301a)이 형성되어 있다.

투명 도전체(301), 노출전극(301a) 및 본딩패드(301b)는 지문입력창(211a)에 인듐주석 산화물 등이 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법으로 증착된 후 노광 및 현상공정을 거쳐 형성된다. 투명 도전체(301) 및 노출전극(301a)의 증착방법에는 스퍼터링 이외에도 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 스프레이법, 진공증착(Vacuum Plating)법, 이온 프레이팅(Ion-Plating)법 등이 사용될 수 있다.

투명 도전체(301) 및 노출전극(301a)이 형성된 후에 지문입력창(211a) 전체 또는 일부(투명전극을 절연할 정도의 면적)에 절연층(303)을 형성한 후, 본딩패드(301b)에 와이어(305)를 본딩함으로써 투명전극(300)을 완성한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 노출전극(301a)은 지문입력창(211a)의 복수 개의 지점에 설치될 수 있으며, 각각의 노출전극(301a)은 서로 다른 경로(투명 도전체와 와이어에 의한 경로)를 가지고 생체인식부(230)에 연결되는 것이 바람직하다.

이에 따라 생체인식부(230)는 각 노출전극별로 생체지문여부를 판단하고, 전체 노출전극 모두 또는 기준 개수이상에서 생체지문이라는 결과가 있을 경우에 지문을 생체 지문으로 판단할 수 있다.

도 4의 (a) 내지 (d)는 다양한 패턴으로 형성된 투명전극을 보인다.

도 3은 광학식 지문인식장치를 기초로 도시되었으나, 본 발명은 광학식 지문인식장치에 한정되지 아니하며 다른 형식의 지문인식장치에도 그대로 적용될 수 있다.

실시 예에 따라, 절연층(303) 및 노출전극(301a)의 상측에 유리나 플라스틱 소재의 투명한 소재를 부가 설치할 수 있다.

이하에서는 도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 지문인식장치(200)의 동작의 일 예를 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 지문인식장치의 동작의 일 예의 설명에 제공되는 흐름도이다

사용자 지문이 지문입력창(211a)의 노출전극(301a)에 접촉되면(S501), 동작 중인 지문입력부(210)는 지문 이미지를 생성하고, 생체인식부(230)는 해당 지문이 생체지문인지를 판단한다(S503, S505).

지문입력부(210)의 이미지 센서(217)는 생체인식부(230)의 판별결과와 관계없이, 생성된 지문이미지를 지문인증부(250)의 제어부(255)로 전달한다(S507).

생체인식부(230)의 생체지문판별부(237)도 생체 지문 여부의 판단결과를 제어부(255)로 전달한다. 예를 들어, 지문입력창(211a)에 접촉된 지문이 생체지문인 경우, 생체지문판별부(237)는 생체확인정보를 제어부(255)로 제공한다(S509).

지문인증부(250)의 제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 수신한 판별결과를 기초로 지문입력창(211a)에 접촉된 지문이 생체 지문인지를 판단한다. 예를 들어, 제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 생체확인정보를 수신한 경우 해당 지문이 생체 지문으로 판단한다. 판단결과 해당 지문이 생체 지문이 아닌 경우, 제어부(255)는 이미지 센서(217)로부터 입력받은 지문 이미지에 대한 지문인증을 수행하지 아니한다(S511).

S511 단계의 판단결과 해당 지문이 생체 지문인 경우, 제어부(255)는 이미지 센서(217)로부터 입력받은 지문 이미지에 대한 지문인증을 수행하기 위해, 수신한 지문 이미지를 기초로 사용자 지문 데이터를 생성하고, 사용자 지문 데이터가 지문DB(253c)에 저장된 등록 지문 데이터 중 하나와 매칭하는지를 판단한다. 매칭하는 경우, 제어부(255)는 해당 지문(또는 사용자)이 최종 인증된 것으로 판단한다(S513).

이상의 방법에 따라, 지문인식장치(200)는 생체 지문에 대하여만 지문 인증과정을 수행할 수 있다. 여기서, 지문입력부(210)는 지문 이미지 생성을 위해 항상 동작대기 상태를 유지하여야 한다. 또는, 지문입력부(210)가 지문이 접촉된 경우에만 동작하도록 하기 위해, 지문인식장치(200)는 사용자로부터 지문인식 개시명령을 입력받기 위한 별도의 입력 수단을 구비하고, 제어부(255)는 해당 개시명령이 입력되는 경우에만 지문입력부(210)가 동작하도록 제어할 수 있다.

사용자의 지문, 특히 생체지문이 접촉된 경우에만 지문입력부(210)가 동작하도록 하기 위해, 앞서 설명한 바와 같이, 지문인식장치(200)는 생체인식부(230)의 판단결과를 이용할 수 있다.

이하에서는 도 2 및 도 6을 참조하여 지문인식장치(200)의 이러한 동작에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 지문인식장치의 동작의 다른 예의 설명에 제공되는 흐름도이다.

광원(213)은 통상 상태에서 꺼져 있도록 제어됨으로써, 지문입력부(210)는 통상 상태에서 동작하지 않는다.

사용자 지문이 지문입력창(211a)의 노출전극(301a)에 접촉되면(S601), 생체인식부(230)는 해당 지문이 생체지문인지를 판단한다. 이 경우, 지문입력부(210)는 동작하지 않는 상태에 있다(S603).

생체인식부(230)의 생체지문판별부(237)는 생체지문여부의 판단결과를 제어부(255)로 전달한다. 예를 들어, 지문입력창(211a)에 접촉된 지문이 생체지문인 경우, 생체지문판별부(237)는 생체확인정보를 제어부(255)로 제공한다(S605).

지문인증부(250)의 제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 수신한 판별결과를 기초로 지문입력창(211a)에 접촉된 지문이 생체지문인지를 판단한다. 예를 들어, 제어부(255)는 생체지문판별부(237)로부터 생체확인정보를 수신한 경우 해당 지문이 생체지문으로 판단한다(S607).

S607 단계의 판단결과 해당 지문이 생체 지문인 경우, 제어부(255)는 소정의 동작개시명령을 지문입력부(210)로 출력하여, 지문입력부(210)가 지문입력창(211a)에 접촉된 지문의 지문 이미지를 생성하도록 제어한다. 예를 들어, 제어부(255)는 지문입력부(210)의 광원(213)이 점등되도록 한다(S609).

제어부(255)의 제어에 따라, 지문입력부(210)는 동작을 개시하여 지문 이미지를 생성한다. 예컨대, 광원(213)이 프리즘(211)으로 광을 조사하고, 이미지 센서(217)는 프리즘(211)을 통해 입력되는 광에 대응하는 지문 이미지를 생성하여 제어부(255)로 출력한다(S611, S613).

제어부(255)는 이미지 센서(217)로부터 입력받은 지문 이미지로부터 사용자 지문 데이터를 생성하고, 지문DB(253c)를 저장된 등록 지문 데이터를 기초로 해당 지문(또는 사용자)에 대한 인증을 수행한다. 제어부(255)는 인증결과에 따른 다른 동작을 수행할 수 있다(S615).

인증과정을 완료한 후, 제어부(255)는 소정의 동작멈춤 명령을 지문입력부(210)로 출력하여, 지문입력부(210)가 구동을 멈추도록 제어한다. 예를 들어, 제어부(255)는 지문입력부(210)의 광원(213)이 소등되도록 한다(S617).

이상의 방법에 의한 지문인식장치(200)는 사용자의 생체지문이 접촉된 경우에만 해당 지문에 대한 인증을 수행할 뿐 아니라, 지문인증 개시를 위한 별도의 입력 수단을 구비하지 않더라도 사용자의 지문 접촉 여부를 판단하여 자동으로 지문인증 절차를 개시할 수 있다.

본 발명은 방법, 디바이스 및 시스템으로 구현될 수 있다. 또한 본 발명이 컴퓨터 소프트웨어로 구현될 때는, 본 발명의 구성요소는 필요한 동작의 수행에 필요한 코드 세그먼트(code segment)로 대치될 수 있다. 프로그램이나 코드 세그먼트는 마이크로프로세서에 의해 처리될 수 있는 매체에 저장될 수 있으며, 전송매체나 통신 네트워크를 통하여 반송파(carrier waves)와 결합된 컴퓨터 데이터로서 전송될 수 있다.

마이크로프로세서에 의해 처리될 수 있는 매체는 전자회로, 반도체 메모리 소자, 롬(ROM), 플래시(Flash) 메모리, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플로피 디스크(Floppy Disk), 광학적 디스크, 하드(Hard) 디스크, 광섬유, 무선 네트워크 등과 같이 정보를 전달하고 저장할 수 있는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터 데이터는 전기적 네트워크 채널, 광섬유, 전자기장, 무선 네트워크 등을 통해 전송될 수 있는 데이터를 포함한다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims

지문입력창에 접촉한 지문으로부터 지문 이미지를 획득하는 지문입력부;

상기 지문입력창의 상측에 형성된 투명 절연층;

기준값 이상의 광 투과도를 가지는 도전체로서, 상기 절연층을 관통하여 상기 지문에 접촉되도록 형성된 노출전극;

상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량의 변화를 감지하여 상기 지문이 생체 지문인지 여부를 판단하는 생체인식부;

상기 노출전극으로부터 연장되고, 상기 절연층과 상기 지문입력창 사이에 형성되며 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 투명 도전체;

상기 투명 도전체와 상기 생체인식부를 전기적으로 연결하는 와이어; 및

상기 생체인식부로부터 상기 지문이 생체지문이라는 판단결과를 수신하면, 상기 지문입력부가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문인증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
지문입력창에 접촉한 지문으로부터 지문 이미지를 획득하는 지문입력부;

상기 지문입력창의 상측에 형성된 투명 절연층;

기준값 이상의 광 투과도를 가지는 도전체로서, 상기 절연층을 관통하여 상기 지문에 접촉되도록 형성된 복수 개의 노출전극;

상기 복수 개의 노출전극과 접지 사이에 정전용량의 변화를 감지하여 상기 지문이 생체 지문인지 여부를 판단하는 생체인식부;

상기 각 노출전극으로부터 연장되고, 상기 절연층과 상기 지문입력창 사이에 형성되며 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 복수 개의 투명 도전체;

상기 복수 개의 투명 도전체와 상기 생체인식부를 전기적으로 연결하는 복수 개의 와이어; 및

상기 생체인식부로부터 상기 지문이 생체지문이라는 판단결과를 수신하면, 상기 지문입력부가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문인증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
제2항에 있어서,

상기 생체인식부는,

상기 복수 개의 노출전극에 대해 개별적으로 정전용량의 변화를 감지하여, 상기 복수 개의 노출전극 전체에 대해 상기 지문이 생체 지문이라고 판단되는 경우 최종적으로 생체지문으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 노출전극 및 투명 도전체는 인듐주석 산화물(ITO: Indium-Tin-Oxide) 또는 탄소나노튜브로 제작되는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지문입력부는, 상기 지문인증부로부터 소정의 동작개시명령을 받는 경우에 상기 접촉된 지문에 대한 지문 이미지를 생성하고,

상기 지문인증부는 상기 생체인식부로부터 상기 지문이 생체지문이라는 판단결과를 수신하는 경우 상기 지문입력부로 상기 동작개시 명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
제5항에 있어서,

상기 지문입력부는, 광학식 지문인식을 위한 프리즘을 포함하여 상기 프리즘에 조사되어 그 경로가 변경되는 내부 광에 대응하여 상기 지문 이미지를 생성하고,

상기 동작개시 명령은, 상기 지문입력부로 하여금 상기 내부 광을 점등하도록 하는 것임을 특징으로 하는 지문인식장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 생체인식부는,

상기 노출전극에 전압을 인가하여 상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하고, 상기 노출전극에 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화에 대응하는 아날로그 신호를 출력하는 정전용량검출부;

상기 정전용량검출부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부; 및

상기 ADC부에서 출력되는 디지털 신호를 기 설정된 적어도 하나의 설정값과 비교함으로써, 상기 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화량이 소정의 범위내에 있는 경우 상기 접촉된 지문이 생체지문인 것으로 판단하는 생체지문판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치.
지문입력창의 상측에 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 노출전극을 형성하는 단계;

상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하는 단계;

상기 노출전극에 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화를 기초로 상기 접촉된 지문이 생체지문인지를 판단하는 단계;

상기 지문이 생체지문으로 판단되면, 상기 지문입력창에 접촉된 지문으로부터 지문 이미지를 생성하는 단계; 및

상기 생성된 지문 이미지로부터 특징점 데이터를 추출하여 지문 데이터를 생성하고, 상기 생성된 지문 데이터와 기 등록된 지문 데이터를 비교함으로써 상기 접촉된 지문에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치의 지문인증방법.
지문입력창의 상측에 기준값 이상의 광 투과도를 가지는 노출전극을 형성하는 단계;

상기 노출전극과 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하는 단계;

상기 지문입력창에 지문이 접촉되는 경우, 상기 접촉된 지문으로부터 지문 이미지를 생성하는 단계;

상기 노출전극에 접촉된 지문에 의한 상기 정전용량의 변화를 기초로 상기 접촉된 지문이 생체지문인지를 판단하는 단계; 및

상기 지문이 생체지문으로 판단되면, 상기 생성된 지문 이미지로부터 특징점 데이터를 추출하여 지문 데이터를 생성하고, 상기 생성된 지문 데이터와 기 등록된 지문 데이터를 비교함으로써 상기 접촉된 지문에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식장치의 지문인증방법.