KR101457482B1 - 지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법 - Google Patents

지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법 Download PDF

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Abstract

지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법이 개시된다. 본 발명의 지문입력센서는 기본적으로 프리즘과 적어도 하나의 렌즈 및 이미지 센서를 구비하며, 나아가, 렌즈 어셈블리와 케이스를 구비한다. 렌즈 어셈블리는 상기 복수 개의 렌즈를 수용하며 광 경로 상에 배치된다. 렌즈 어셈블리는 상기 프리즘과의 거리에 따라 상기 이미지 센서에 결상되는 지문 영상의 초점을 조절되는데, 그 측부에 상기 거리의 조정을 위한 조정 수단이 형성되어 있다. 여기서, 상기 조정 수단은 홀 또는 돌기일 수 있다. 본 발명에 의하면, 렌즈 어셈블리를 케이스 내에 완전히 조립한 상태에서도, 렌즈 어셈블리의 위치를 조정하여 이미지 센서에 결상되는 지문 영상의 초점을 조정할 수 있다.

Description

지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법{Optical Type Fingerprint Input Device Capable of Adjusting Focal Distance of Fingerprint and Method thereof}
본 발명은 지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법에 관한 것이다.
정보기기를 이용한 개인 인증에 불변성과 유일성이 뛰어난 사용자 생체 정보를 이용하는 것은 이미 일반화되었으며, 그 중에서도 지문인식은 간단한 구조와 대비되는 뛰어난 성능 때문에 다른 수단에 비해 가장 주목되고 일반화된 인증수단이 되고 있다. 지문정보를 획득하는 방법으로 보편화된 방법이 프리즘과 같은 광굴절기를 사용하는 광학적인 방법이다.
종래의 광학식 지문입력센서는 도 1에 도시된 바와 같이, 지문인식용 광을 조사하는 광원(1)과, 손가락이 접촉하는 프리즘(3)과, 프리즘(3)으로부터 출사되는 지문 영상을 결상하기 위한 렌즈(4)와, 렌즈(4)에 결상된 지문영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서(Image Sensor)(5)로 구성된다. 광학식 지문입력센서에는 프리즘(3)과 광원(1)의 배치구조에 따라 산란식 장치와 흡수식 장치가 있다.
광원(1)에서 출사된 광은 프리즘(3)으로 입사하여 프리즘(3)의 지문접촉면(3a)에 접촉된 지문의 골과 융선에서 반사, 흡수 또는 산란되면서 지문 영상을 형성한 후, 프리즘(3)의 출사면(3b)을 통해 출사된다. 프리즘(3)에서 출사된 지문 영상은 렌즈(4)를 통해 이미지 센서(5)에 결상됨으로써 디지털 지문 영상을 획득하게 된다.
이미지 센서(5)에 결상되는 지문 영상은 프리즘(3)과 이미지 센서(5) 사이의 렌즈(4)의 위치에 의해 초점이 맞추어지며, 렌즈(4)의 위치가 적절하지 않으면 이미지 센서(5)에 결상되는 지문 영상의 초점이 맞지 않는 현상이 발생한다. 도 1에는 하나의 렌즈(4)만을 도시하고 있으나, 필요에 따라 복수 개의 렌즈를 구비할 수도 있다.
다만, 통상의 지문입력센서는 프리즘(3)과 이미지 센서(5)와 렌즈(4)를 하나의 케이스 내에 삽입하여 조립하기 때문에, 피사체의 위치, 즉 프리즘(3)의 지문접촉면(3a)의 위치와 이미지 센서(5)의 위치가 고정되어 정해지고 최적의 초점 거리에 렌즈(4)의 위치도 고정된다.
그러나, 전체 초점거리가 매우 짧기 때문에 조립되는 각 부품의 작은 오차 등으로 인하여 실제 생산되는 지문입력센서들은 미세한 초점 오류가 발생하는 것이 현실이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 마땅한 방법이 아직 제시되지 않고 있다.
본 발명의 목적은, 지문영상의 초점 거리 조정할 수 있는 광학식 지문 입력 센서 및 그 조정방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 지문입력센서는 기본적으로 프리즘과 적어도 하나의 렌즈 및 이미지 센서를 구비하며, 나아가, 렌즈 어셈블리와 케이스를 구비한다. 렌즈 어셈블리는 상기 복수 개의 렌즈를 수용하며 광 경로 상에 배치된다. 렌즈 어셈블리는 상기 프리즘과의 거리에 따라 상기 이미지 센서에 결상되는 지문 영상의 초점을 조절되는데, 그 측부에 상기 거리의 조정을 위한 조정 수단이 형성되어 있다. 여기서, 상기 조정 수단은 홀 또는 돌기일 수 있다.
케이스는 상기 프리즘과 렌즈 어셈블리를 수용하되 상기 렌즈 어셈블리가 광 경로 방향으로 이송가능하게 수용하며, 상기 조정 수단을 운용하기 위한 관통창이 형성되어 있다.
여기서, 상기 거리 조정의 범위는 상기 관통창의 상기 광축방향 길이로 정해질 수 있다. 나아가, 지문입력센서가 상기 조정 수단의 조정 범위를 조정하기 위한 별도의 스토퍼(Stopper)를 더 구비할 수도 있다. 예컨대, 지문입력센서가 상기 케이스의 내측면에 형성되어 상기 렌즈 어셈블리의 외면에 형성된 가이드 홈이 슬라이딩 가능하게 장착되는 가이드 레일과 함께, 상기 가이드 레일 상에서의 상기 가이드 홈의 이송 범위를 제한하는 스토퍼(Stopper)를 더 구비할 수도 있다.
실시 예에 따라, 상기 조정 수단이 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 더 포함할 수 있다. 일단, 조정이 되면 고정 수단을 이용하여 조정 수단이 더 이상 움직이지 않도록 할 수 있다. 간단하게는 렌즈 어셈블리를 케이스에 접착시키는 접착제도 고정 수단이 될 수 있다.
본 발명의 광학식 지문입력센서는 렌즈 어셈블리를 케이스 내에 완전히 조립한 상태에서도, 렌즈 어셈블리의 위치를 조정하여 이미지 센서에 결상되는 지문 영상의 초점을 조정할 수 있다.
도 1은 광학식 지문입력 방식의 일반적인 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학식 지문입력센서의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 지문입력센서의 다른 분해 사시도, 그리고
도 4는 도 2의 지문입력센서의 조정수단 및 관통 창 부분의 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 지문입력센서(200)는 기본적으로 도 1의 구성을 포함한다. 다만, 이하에서는 본 발명의 설명에 필수적인 구성만을 중심으로 설명한다.
본 발명의 지문입력센서(200)는 도 1의 구성을 수용하기 위한 케이스(210)를 구비하며, 적어도 하나의 렌즈(4)를 수용하면서 케이스(210) 내에 삽입되는 렌즈 어셈블리(230)를 포함한다. 본 발명은 렌즈 어셈블리(230)의 위치를 조정하는 방법으로 이미지 센서(5)에 결상되는 지문 영상의 초점을 조정한다. 실시 예에 따라, 렌즈 어셈블리(230)에는 대물렌즈나 결상렌즈 이외에 조래개 등을 더 수용할 수 있다.
렌즈 어셈블리(230)는 적어도 하나의 렌즈(4)의 가장자리를 지지하면서 전방과 후방이 개방된 파이프 형상을 가짐으로써 렌즈(4)를 지지하면서 지문 영상을 차단하지 않는 구조를 갖는다. 도 2에서처럼, 렌즈(4)는 경통(4a)에 장착된 상태로 렌즈 어셈블리(230)에 조립된다. 하지만, 경통(4a)은 렌즈 어셈블리(230)의 구조와 형태에 따라 불필요할 수 있다.
케이스(210)는 도 2에 도시된 것처럼 프리즘(3)과 렌즈 어셈블리(230) 및 이미지 센서(5)를 모두 수용하며, 도시되지 않았지만 광원(1)도 함께 수용할 수 있다. 도 2의 케이스(210)는 개방된 측면을 덮는 측면 덮개(211)와, 개방된 후면을 덮는 후면 덮개(213)를 구비한 예이나, 측면 덮개는 일체로 형성되고 후면 덮개(213)만을 구비할 수도 있다. 렌즈 어셈블리(230)는 케이스(210)의 개방된 측면 또는 후면으로 삽입될 수 있다.
케이스(210) 내에서 렌즈 어셈블리(230)는 프리즘(3)의 출사면(3b)으로부터 이미지 센서(5)로 이어지는 광 경로(또는 광축) 상에 배치되며, 케이스(210)는 렌즈 어셈블리(230)를 광축 방향으로 이송 가능하게 수용한다. 이를 위해, 예컨대, 케이스(210)의 내측면 또는 렌즈 어셈블리(230)의 외측면에 가이드가 형성될 수 있다. 도 3은 케이스(210)의 내측면에 가이드 레일(217)이 형성되고, 렌즈 어셈블리(230)에는 가이드 레일(217)에 맞추어지는 가이드 홈(233)이 형성된 예이다. 어떤 경우에도, 렌즈 어셈블리(230)가 케이스(210) 내에 끼워져 삽입됨으로써 외력이 없이는 움직이지 않는 형태로 조립되는 것이 바람직하다.
이러한 구조에서, 렌즈 어셈블리(230)의 위치를 조정하기 위해, 렌즈 어셈블리(230)의 광축 방향의 길이는 케이스(210)의 길이보다 작게 마련된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 렌즈 어셈블리(230)의 위치를 조정하는 방법으로 이미지 센서(5)에 결상되는 지문 영상의 초점을 조정하며, 이러한 조정이 렌즈 어셈블리(230)를 케이스(210) 내에 완전히 조립한 상태에서도 가능하게 하는 수단을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 지문입력센서(200)는 두 개의 수단인, 조정 수단(231)과 관통창(215)을 구비한다. 조정 수단(231)과 관통창(또는 조정창)(215)은 하나의 조합으로 상호 연관되어 기능을 수행한다.
조정 수단(231)은 렌즈 어셈블리(230)의 외면에 고정 형성된다. 사용자는 손으로 직접 또는 다른 수단을 이용하여 조정 수단(231)을 광축 방향을 따라 전진 또는 후진시킴으로써 렌즈 어셈블리(230)를 이동시켜 지문 영상의 초점을 조정한다. 조정 수단(231)은 도 2에 도시된 것처럼 조정 홀(Hole)의 형태로 구비될 수도 있지만, 조정 돌기의 형태로 구비될 수도 있다. 조정 홀의 경우, 사용자는 침, 핀(pin) 등의 수단을 조정 홀에 삽입하여 렌즈 어셈블리(230)를 필요한 만큼 이동시키는 방법으로 초점을 조정할 수 있다. 만약, 조정수단이 조정 돌기인 경우, 사용자는 다른 집개 수단을 이용하거나 손가락으로 직접 조정 돌기를 잡고 렌즈 어셈블리(230)를 필요한 만큼 이동시키는 방법으로 초점을 조정할 수 있다.
케이스(210) 내에 삽입된 렌즈 어셈블리(230)를 이송시키는 방법으로 지문 영상의 초점을 조정하기 위하여, 다시 말해 케이스(210) 내에 삽입되어 보이지 않는 조정 수단(231)을 조정하기 위하여, 케이스(210)에는 조정 수단(231)을 운용하기 위한 관통창(215)이 형성되어 있다.
여기서, 거리 조정의 범위는 기본적으로 관통창(215)의 광축 방향 길이로 정해진다. 다른 방법으로, 관통창(215)의 일측에 조정 수단(231)의 조정 범위를 조정하기 위한 별도의 스토퍼(Stopper)가 케이스(210)의 내면에 형성될 수도 있다.
예컨대, 도 3 및 도 4를 참조하면, 렌즈 어셈블리(230)의 외면에는 조정 수단(231)인 조정 홀이 있고 그 조정 홀을 지나는 직선 상에 그로브(Groove) 형태로 가이드 홈(233)을 형성한 상태이므로 조정 홀과 가이드 홈(233) 사이에 격벽(231a)이 형성된다. 이 격벽(231a)은 렌즈 어셈블리(230)의 가이드 홈(233)이 케이스(210)의 가이드 레일(217)에 장착될 때, 스토퍼로 동작한다.
실시 예에 따라, 조정 수단(231)에 의한 초점 조정이 완료되면, 더 이상 렌즈 어셈블리(230)가 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 더 포함할 수 있다. 간단하게는 렌즈 어셈블리(230)를 케이스(210)에 접착시키는 접착제가 고정 수단이 될 수 있으며, 다른 방법으로 초음파 융착으로 렌즈 어셈블리(230)를 케이스(210)에 고정시킬 수도 있다.
마지막으로, 케이스(210)의 관통창(215)은 라벨(Label)(219) 등을 붙여 마감한다.
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 (5)

  1. 프리즘과 적어도 하나의 렌즈 및 이미지 센서를 구비한 광학식 지문입력센서에 있어서,
    상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하며, 광 경로 상에서 상기 프리즘과의 거리를 조정함으로써 상기 이미지 센서에 결상되는 지문 영상의 초점을 조절하며, 측부에 상기 거리의 조정을 위한 조정 수단이 형성된 렌즈 어셈블리; 및
    상기 프리즘과 렌즈 어셈블리를 수용하되 상기 렌즈 어셈블리가 광 경로 방향으로 이송가능하게 수용하며, 상기 조정 수단을 운용하기 위한 관통창이 형성된 케이스를 구비한 광학식 지문입력센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정 수단은 홀 또는 돌기인 광학식 지문입력센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 거리 조정의 범위는 상기 관통창의 상기 광 경로방향 길이로 정해지는 광학식 지문입력센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 케이스의 내측면에 형성되어 상기 렌즈 어셈블리의 외면에 형성된 가이드 홈이 슬라이딩 가능하게 장착되는 가이드 레일; 및
    상기 가이드 레일 상에서의 상기 가이드 홈의 이송 범위를 제한하는 스토퍼(Stopper)를 더 구비한 광학식 지문입력센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조정 수단이 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 더 포함하는 광학식 지문입력센서.
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