KR101479609B1

KR101479609B1 - 카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 지문입력장치 및 그 지문입력용 외장 광학기기

Info

Publication number: KR101479609B1
Application number: KR20140022566A
Authority: KR
Inventors: 신요식; 이경락; 안종우
Original assignee: 주식회사 유니온커뮤니티
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-01-12
Also published as: US9830496B2; CN105940414A; WO2015130094A1; CN105940414B; US20170228575A1

Abstract

카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 지문입력장치 및 그 지문입력용 외장 광학기기가 개시된다. 본 발명에 의하면, 기존의 휴대 단말기가 광학식 지문입력을 위한 구성을 내장하지 않더라도, 본 발명의 외장 광학기기를 이용하여 지문 이미지를 광학식 지문입력방법으로 생성할 수 있다. 이를 위해 외장 광학기기는 카메라가 구비된 기존의 휴대 단말기에 장착되는 외장형으로 마련되며, 광굴절기 및 미러(Mirror)를 내장한다. 외장 광학기기는 기존 휴대 단말기의 카메라와 엘이디의 주된 사용을 방해하지 않으면서 필요에 따라 사용자의 지문 이미지를 광학식 지문입력방법으로 생성할 수 있다.

Description

카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 지문입력장치 및 그 지문입력용 외장 광학기기{Fingerprint Input Apparatus Using Mobile Terminal Equipped with Camera, and External-Optical Device thereof}

본 발명은 스마트폰처럼 카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용하여 사용자 지문 이미지를 입력할 수 있는 지문입력장치와, 그 지문입력장치를 위한 외장 광학기기에 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 지문입력장치는 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 지문입력장치에는 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.

프리즘(3)은 삼각형 형상의 단면을 가지면서 광 경로를 일정한 각도 이상으로 변경시키기 때문에, 어떠한 방식에 의하더라도 프리즘(3)을 사용하는 지문입력장치는 반도체 타입 등에 비해 큰 부피를 가질 수밖에 없다. 따라서 광학식 지문입력장치를 비교적 얇은 패널 형상의 모바일 기기에 적용하는데 어려움이 있다.

이러한 대안으로, 대한민국 공개특허 제2005-90884호는 삼각형 형상이 아닌 판상의 광굴절기를 사용함으로써 비교적 얇은 두께의 지문입력장치를 개시하고 있다. 해당 지문입력장치는 광굴절기의 측면에 광원을 배치하여 광굴절기 내에서 산란된 광을 이용하여 지문영상을 획득한다. 이 장치가 얇은 광굴절기를 사용함으로써 전체적으로 얇은 지문입력장치를 구현한 성과가 있다.

그러나, 해당 발명의 도 13과 그 설명 등을 참조하면, 이 발명이 제시하는 지문입력장치는 여전히 모바일 기기 내에 내장하는 방법으로 구현됨을 알 수 있다. 지문입력장치를 단말기에 내장하게 되면, 단말기의 두께는 그 지문입력장치에 의해 일정한 크기 이상이 될 수밖에 없다. 따라서 이러한 종래의 방법은 최근에 단말기들의 두께가 얇아지는 경향에 부합하지 못할 뿐만 아니라, 당연히 기존에 생산되어 사용 중인 휴대 단말기에서는 사용할 수 없는 문제도 있다.

[관련 기술 문헌]

1. 모바일기기용 광학 지문입력장치(대한민국 공개특허 제2005-90884호)

본 발명의 목적은, 스마트폰처럼 카메라가 장착된 휴대 단말기를 그대로 이용하여 광학식 지문입력방법으로 사용자 지문을 휴대 단말기 내에 입력하고 그 사용자 지문 이미지를 생성할 수 있게 하는 외장 광학기기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 그러한 외장 광학기기와 휴대 단말기에 의한 광학식 지문입력장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동일한 외면에 카메라부와 엘이디를 구비하는 휴대 단말기와, 상기 휴대 단말기의 상기 외면에 장착되는 외장 광학기기를 포함하는 광학식 지문입력장치를 제시한다.

외장 광학기기는 광굴절기, 제1 미러(Mirror), 제2 미러, 광차단부, 광입사부를 포함한다. 광굴절기는 상부에 상기 지문이 접촉하는 지문접촉면과, 하부에 광입사면과, 전단부에 출사면을 구비하여, 상기 엘이디의 상부로부터 이격되어 장착되며, 판상이다. 제1 미러는 상기 카메라부의 상측에 마련되어, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 상기 카메라부로 반사시키고, 제2 미러는 상기 광굴절기의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 상기 엘이디에서 출사되는 광을 상기 광굴절기로 반사시킨다. 광차단부는 상기 제2 미러와 광굴절기 사이에 배치되어, 상기 제2 미러에서 반사된 광이 상기 광굴절기로 직접 입사되지 않도록 차단한다. 대신에, 광입사부가 상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 제2 미러에서 반사된 광의 일부를 상기 광입사면으로 입사시킨다. 이에 따라, 휴대 단말기의 카메라부가 제1 미러에서 반사되어 입사되는 지문 영상을 이용하여 지문 이미지를 생성한다.

실시 예에 따라, 외장 광학기기는 상기 출사면에서 상기 제1 미러 사이에 마련되어, 상기 출사면에서 상기 카메라부까지의 광 경로의 길이가 상기 카메라부의 최소 초점거리 이상이 되도록 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 반사 또는 굴절시키는 적어도 하나의 광경로보정수단을 더 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 광경로보정수단은, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸는 제3 미러; 및 상기 제3 미러에서 반사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸어 상기 제1 미러로 입사시키는 제4 미러일 수 있다.

한편, 상기 제2 미러는 상기 광굴절기의 양 측면 및 후면 중 선택된 한 면의 외측에 마련되고, 상기 광차단부는 상기 제2 미러와 상기 선택된 면 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 광차단부는 상기 제2 미러와 광굴절기 사이에 배치된 차단패널 또는 차단벽이거나, 상기 선택된 면 상에 형성된 차단막(Layer)일 수 있다.

또한, 상기 광입사부는, 슬릿 형태로 형성되거나 확산판 형태로 마련될 수 있다. 슬릿의 경우, 미러가 상기 광입사면의 아랫쪽에 상기 광굴절기로부터 이격되어 배치됨으로써 상기 제2 미러에서 반사된 광의 일부가 유입되는 슬릿을 형성할 수 있다. 미러는 슬릿으로 유입된 광을 반사 또는 산란시켜 상기 광입사면으로 입사시킨다. 확산판은 상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 제2 미러에서 반사되어 유입되는 광을 상기 광입사면으로 입사시킨다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 외장 광학기기는, 휴대 단말기의 엘이디를 사용하는 대신에, 내부에 지문 획득용 광원을 포함할 수 있다. 이 경우, 외장 광학기기는 제2 미러가 불필요하다.

본 발명에 의하면, 기존의 휴대 단말기가 광학식 지문입력을 위한 구성을 내장하지 않더라도, 본 발명의 외장 광학기기를 이용하여 지문 이미지를 광학식 지문입력방법으로 생성할 수 있다. 외장 광학기기는 카메라가 장착된 기존의 휴대 단말기에 장착되는 외장형으로 마련되어 기존 휴대 단말기의 카메라와 엘이디의 주된 사용을 방해하지 않으면서 필요에 따라 사용자의 지문 이미지를 광학식 지문입력방법으로 생성할 수 있는 것이다.

따라서 종래에 지문입력장치를 내장하지 않은 많은 휴대 단말기들에서도 사용자 지문을 이용한 인증방법을 사용할 수 있어서 장치의 보안성을 높일 수 있다.

본 발명의 지문입력장치는 지문 이미지 획득을 위한 광학계를 휴대 단말기로부터 분리하여 외장하는 형식으로 구현하고 휴대 단말기가 광학계를 내장하지 않기 때문에, 휴대 단말기의 두께가 적어도 광학계에 의해 제한받지 않아도 된다.

도 1은 종래의 광학식 지문입력 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투과식 지문입력장치의 개념도,
도 3은 도 2의 외장-광학기기를 개략적으로 도시한 평면도,
도 4는 도 2의 광굴절기의 (a) 좌측면도와 (b) 정면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투과식 지문입력장치의 개념도, 그리고
도 6은 본 발명의 외장 광학기기의 장착 방법의 설명에 제공되는 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 지문입력장치(200)는 카메라부(211)를 구비한 휴대 단말기(210)와 그 휴대 단말기(210)에 외장하는 외장-광학기기(230)를 포함하며, 휴대 단말기(210)가 외장-광학기기(230)에 접촉한 사용자 지문으로부터 지문 이미지를 획득한다.

휴대 단말기(210)는 외부의 피사체를 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라부(211)를 내장하고, 그 카메라부(211)가 생성한 이미지에 대한 이미지 프로세싱(Image Processing)을 할 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하며, 이동통신 단말기나 개인 디지털 단말기처럼 본 발명의 지문입력과 관계없는 다른 주된 기능을 가진 것일 수 있다.

부가적으로 휴대 단말기(210)는 외부로 광을 조사하는 엘이디(LED)(213)도 함께 내장할 수 있다. 예컨대, 최근의 스마트 폰(Smart Phone)은 그 전면 및/또는 후면에 카메라부(211)가 마련되어 있고, 엘이디도 전면 및/또는 후면에 마련되어 외부로 광을 출사한다.

본 발명의 지문입력장치(200)는 휴대 단말기(210)의 카메라부(211)를 광학식 지문입력을 위한 기본 렌즈와 이미지 센서로 활용하고, 엘이디(213)를 광학식 지문입력을 위한 광원으로 활용한다. 우선, 휴대 단말기(210)가 카메라부(211)와 엘이디(213)를 모두 가진 경우를 중심으로 설명한다.

휴대 단말기(210)는 카메라부(211), 엘이디(213) 및 제어부(215)를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 휴대 단말기(210)는 당연히 자신의 주된 기능과 관련된 구성을 포함할 수 있으나, 이러한 구성 또는 기능은 본 발명에 필수적인 것이 아닐 뿐만 아니라 본 발명의 설명에 기여하지도 않으므로, 도면에 도시하지 않고 그 설명도 생략한다.

카메라부(211)는 기본 렌즈(211a)와 이미지 센서(211b)를 구비하여 외부의 피사체에 대한 이미지를 생성하는 원래의 기능에 더하여, 본 발명에서는 외장-광학기기(230)로부터 입사되는 지문 영상으로 지문 이미지를 생성하여 제어부(215)에 제공한다.

카메라부(211)는 일반적으로 자동 초점 조절 기능을 구비하여, 설정된 최소 초점거리 이상의 피사체에 대하여 초점을 맞추어 이미지를 생성한다. 따라서 '최소 초점거리' 이내의 피사체를 촬영(이른바, 접사 촬영)의 경우에 이미지의 초점이 맞지 않게 된다.

엘이디(213)는 휴대 단말기(210) 내에서의 그 주된 기능에 더하여, 본 발명에서는 외장-광학기기(230)로 광학식 지문이미지 생성을 위한 광을 조사하는 역할을 수행한다. 도 2 및 도 3의 예는, 카메라부(211)와 엘이디(213)가 휴대 단말기(210)의 동일한 면(210a)에 나란하게 배치되어 함께 노출된 예이다. 최근에 발표되는 휴대 전화기 등의 경우, 엘이디(213)와 카메라부(211)가 매우 가까이 배치되어 그 직선 거리는 '최소 초점거리'에 미치지 못한 경우가 일반적이다.

앞서 설명한 바와 같이, 휴대 단말기(210)가 반드시 지문 입력용 광원으로 사용될 엘이디(213)를 구비하여야 하는 것은 아니며, 엘이디가 외장-광학기기(230) 내에 마련될 수 있다.

제어부(215)는 엘이디(213)와 카메라부(211)를 이용한 광학식 지문입력 과정 전체를 제어하는 지문획득제어부(215)를 포함한다. 제어부(215)는 본 발명을 위해 특별히 설치된 구성으로 해석될 수도 있으나, 앞서 설명한 휴대 단말기(210)의 주된 기능을 수행하기 위해 설치된 구성일 수도 있다.

이처럼 제어부(215)가 휴대 단말기(210)의 주된 기능을 수행하기 위해 설치된 구성일 경우, 제어부(215)는 휴대 단말기가 기본적으로 보유한 하드웨어인 프로세서 칩(Processor Chip)과, 그 칩에 의해 처리되는 소프트웨어인 어플리케이션(Application)으로 구현되는 구성을 기능적으로 지시한 것일 수 있다. 여기서, 어플리케이션은 컴퓨터에 의해 해석되어 그 지정된 일련의 명령들을 처리할 수 있는 프로그램 언어로 기록된 소프트웨어이다.

그리고 지문획득제어부(215)는 그 어플리케이션의 하나로서 본 발명의 구현을 위해 설치되어 프로세서 칩에 의해 수행되는 프로그램 또는 복수 개의 프로그램 집합체일 수 있다.

구체적으로 지문획득제어부(215)는 엘이디(213)로 하여금 지문입력을 위한 광을 조사하도록 제어하면서 카메라부(211)로 하여금 이미지(여기서는 지문 이미지)를 생성하도록 제어한다. 또한 지문획득제어부(215)는 카메라부(211)이 생성하여 제공하는 지문 이미지로부터 특징점을 추출할 수 있다. 지문획득제어부(215)는 다양한 필요에 따른 지문 인증과정을 직접 수행할 수 있고, 휴대 단말기(210)의 다른 외부 장치(예컨대 컴퓨터)로 지문 이미지 또는 특징점 데이터를 제공할 수도 있다.

외장-광학기기(230)는 기본적으로 광굴절기, 적어도 하나의 미러(Mirror), 그리고 광을 차단하거나 입사시키기 위한 수단들과 함께, 이들을 수용할 하우징을 포함하며, 휴대 단말기(210)에 대하여 정해진 자세로 위치(이하, 간단히 '장착'이라 함)할 수 있는 외장형으로 마련된다. 이하에서 '장착'이라는 표현을 사용하더라도, 외장-광학기기(230)가 휴대 단말기(210)와 직접적이고 기구적인 결합이 필요함을 의미하는 것은 아니다.

외장-광학기기(230)는 그 밖에도 광굴절기에서 출사되는 광을 카메라부(211)로 입사시키기 위하여 적어도 하나의 보정 렌즈나 광경로 보정수단(예컨대, 프리즘) 등을 더 포함할 수 있으나 본 발명의 필수 구성은 아니다.

도 2 및 도 3의 외장-광학기기(230)는 광굴절기(231), 제1 미러(235), 제2 미러(237), 광경로보정수단, 광차단부, 광입사부 및 하우징(239)을 포함한 예로서, 소위 투과식(즉, 산란식) 방식에 따라 지문영상을 획득한다. 도 2 및 도 3은 외장-광학기기(230)가 휴대 단말기(210)에 장착된 상태를 도시한 것으로서, 아래에서의 설명도 다른 표현이 없는 한 외장-광학기기(230)가 휴대 단말기(210)에 장착된 상태에서의 설명이다.

우선, 하우징(239)은 광굴절기(231), 제1 미러(235), 제2 미러(237), 광경로보정수단, 광차단부 및 광입사부를 수용함과 동시에, 휴대 단말기(210)의 후면(210a)에 장착하기 위한 결합 구조를 가져야 한다. 다만, 그러한 결합 구조가 하우징(239)과 휴대 단말기(210)의 직접적이고 기구적인 결합만을 의미하지는 않는다. 예컨대, 도 6에서처럼 휴대 단말기(210)의 외관을 보호하기 위한 외장 보호 케이스(601)를 구비한 경우에 그 케이스에 장착될 수도 있다. 한편, 케이스(601)도 없이, 외장 광학기기(230)가 휴대 단말기(210)로부터 완전히 이격된 상태에서도 가능하다.

광굴절기(231)는 손가락(F)이 접촉하는 지문접촉면, 엘이디(213)에서 출사되는 광이 입사되는 광입사면 그리고 지문영상이 최종 출사되는 출사면을 포함하는 어떠한 종류의 광굴절기 또는 프리즘(Prism)도 가능하다.

도 2 내지 도 4에 예시적으로 도시된 광굴절기(231)는, 그 상부에 '윗면'인 지문접촉면(231a)과, 지문접촉면(231a)과 소정의 각도(α)로 접하여 경사지게 전단부에 배치된 출사면(231b)을 구비하고 있다. 또한, 광굴절기(231)는 그 하부에 광입사면(231c)과, 후단부에 후면(231d)과, 출사면(231b)과 후면(231d)을 연결하는 양측부에 측면(231e)을 가지는 판상이다. 바람직하게는, 광굴절기(231)는 6면체의 판상인 것이 외장-광학기기(230)를 상대적으로 얇게 형성할 수 있다. 도 4의 (a)와 (b)는 서로 동일한 광굴절기로서, (a)는 좌측면도이고 (b)는 정면도이다. 도 4의 광굴절기(231)는 도 2와 도 3의 광굴절기(231)와도 동일한 것이다. 다만, 도 4의 (a)에는 설명의 편리를 위해, 식별번호 403으로 표시된 구성을 도시하지 않았다.

또한, 광굴절기(231)의 후면(231d)에는, 도 4의 (a)에서처럼, 지문 인식용 광이 산란 또는 반사하지 못하도록 빛을 흡수하는 흡수막(401)이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 흡수막(401)은 검은색 도료를 도포하여 형성할 수도 있고, 광 흡수성 필름을 부착할 수도 있다. 후면(231d)에서 산란되거나 반사된 빛은 출사면(231b)을 통해 출사되는 지문 영상의 콘트라스트에 좋지 않기 때문이다.

투과식(즉, 산란식)으로 광을 처리하기 위해, 외장-광학기기(230)가 휴대 단말기(210)에 장착된 상태에서, 엘이디(213)에서 출사되는 광은 광굴절기(231)의 광입사면(231c)이나 양 측면 중 한 면(231e)으로 입사하도록 배치되어야 한다. 그 중에서도, 본 발명은 도 2에서처럼 광굴절기(231)의 광입사면(231c)이 '광입사면'인 예이다.

다만, 광굴절기(231)는 그 광입사면(231c)이 엘이디(213)에서 출사되는 광의 광축에 수직이도록 엘이디(213)의 상측에 배치되지 않고, 엘이디(213)의 상측으로부터 이격되어 배치된다. 광굴절기(231)가 엘이디(213)의 상측으로부터 이격되어 위치한 상태에서 엘이디(213)에서 출사된 광을 광입사면(231c)으로 입사시키기 위하여, 제2 미러(237), 광차단부 및 광입사부를 포함한다. 이러한 구조는 광굴절기(231)를 엘이디(213)의 상측으로부터 이격시킨 위치에 배치할 수 있기 때문에, 카메라부(211)와 엘이디(213)가 상당히 가깝게 배치되어 엘이디(213)의 상측에 광굴절기(231)를 장착하기 어려운 휴대 단말기(210)에 유용하다.

제2 미러(237)는 광굴절기(231)의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 엘이디(213)에서 출사되는 광을 광굴절기(231)로 반사시키고, 광차단부는 제2 미러(237)와 광굴절기(231) 사이에 배치되어 제2 미러(237)에서 반사된 광이 광굴절기(231)로 직접 입사되지 않도록 차단한다. 광입사부는 광입사면(231c)의 아랫쪽에 광굴절기(231)로부터 이격되어 배치되고, 제2 미러(237)에서 반사된 광의 일부를 반사 또는 산란시켜 광입사면(231c)으로 입사시킨다.

제2 미러(237)가 광굴절기(231)의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련된다면, 제2 미러(237)가 지문접촉면(231a), 출사면(231b) 및 광입사면(231c)을 제외한 광굴절기(231)의 어느 면으로 엘이디(213)의 광을 반사시켜도 무방하다. 예컨대, 광굴절기(231)의 후면(231d) 또는, 후면(231d)과 측면(231e)의 가운데를 향해 입사시켜도 무방하다. 바람직하게는, 도 2의 예에서처럼, 제2 미러(237)는 엘이디(213)의 상부에 위치하여, 엘이디(213)의 광을 광굴절기(231)의 측면(231e)으로 입사시킬 듯이 배치하는 것이 광량을 확보하기에 유리하다.

광차단부는 제2 미러(237)와 광굴절기(231) 사이의 외측 공간부에 배치되어, 제2 미러(237)에서 반사된 광이 광굴절기(231)로 직접 입사되지 않도록 차단한다. 광차단부는 도 2 및 도 3에서처럼 광굴절기(231)로부터 이격되어 배치된 차단패널(241)일 수도 있고, 도 4의 (b)에서처럼 광굴절기(231)의 면에 필름 형태로 부착되거나 도료로 인쇄하는 등의 방법으로 형성된 차단막(403)일 수도 있다. 제2 미러(237)가 엘이디(213)의 광을 광굴절기(231)의 측면(231e)을 향해 반사시키도록 배치된 것에 대응하여, 도 2의 차단패널(241)은 측면(231e)의 외측에 마련되고, 도 4의 차단막(403)은 측면(231e) 상에 형성된다.

광입사부는 제2 미러(237)에서 반사된 광을 광굴절기(231)의 광입사면(231c)으로 입사시키기 위한 구성으로서 광입사면(231c)의 외측에 마련된다. 예컨대, 광입사부는 도 2에서처럼 광입사면(231c)의 아랫쪽에 광굴절기(231)로부터 이격되어 배치되어 제2 미러(237)에서 반사된 광의 일부가 유입되는 슬릿(s)을 형성하고, 슬릿(s)으로 유입된 광을 반사 또는 산란시켜 광입사면(231c)으로 입사시키는 제5 미러(243)일 수 있다.

다른 형태로, 광입사부는 도 4에서처럼 광입사면(231c)의 아랫쪽에 배치되어 제2 미러(237)에서 반사되어 유입되는 광을 광입사면으로 입사시키는 확산판(405)일 수도 있다.

광경로보정수단은 외장-광학기기(230)가 지문 입력을 위해 휴대 단말기(210)에 대해 정해진 자세로 장착한 때에 광굴절기(231)의 출사면과 제1 미러(235) 사이의 광 경로를 형성하여, 광굴절기(231)로부터 출사되는 광(즉, 지문 영상)을 제1 미러(235)로 입사시킨다. 제1 미러(235)로 입사된 지문 영상은 카메라부(211)로 입사되어 지문 이미지로 생성된다. 광경로보정수단에 의하여 광굴절기(231)와 카메라부(211) 사이의 광 경로의 길이가 '최소 초점거리' 이상이 되어야 한다.

광경로보정수단으로는 적어도 하나의 미러, 프리즘, 렌즈 등을 사용할 수 있다. 도 2 및 도 3은 광경로보정수단으로 제3 미러(301)와 제4 미러(303)를 사용한 예이다. 제3 미러(301)와 제4 미러(303)는 광굴절기(231)의 출사면과 제1 미러(235) 사이에 배치된 것으로 도시하였으나 이러한 배치는 당연히 예시적인 것이다.

제3 미러(301)는 출사면(231b)에서 출사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸어 제4 미러(303)로 입사시키고, 제4 미러(303)는 제3 미러(301)에서 반사된 지문 영상의 진행 방향을 다시 90°바꾸어 제1 미러(235)로 입사시킨다. 이러한 배치는 출사면(231b)에서 출사되는 지문 영상의 광축이 카메라부(211)의 중심을 지나지 않으면 가능하다.

제3 미러(301)와 제4 미러(303)의 배치는 광굴절기(231)의 출사면(231b) → 제3 미러(301) → 제4 미러(303) → 제1 미러(235) → 카메라부(211)에 이르는 광 경로가 최소 초점거리 이상이 되도록 배치한다.

결국 외장-광학기기(230) 내에 마련되는 광경로보정수단의 형태와 배치관계는,

(a) 휴대 단말기(210)의 카메라부(211)와 엘이디(213)의 배치관계,

(b) 광굴절기(231)의 형태와 배치 방향,

(c) 지문입력방식이 투과식(산란식) 인지, 혹은 흡수식(반사식) 인지 여부,

(d) 카메라부(211)의 최소 초점거리,

(e) 엘이디(213)가 휴대 단말기(210)와 외장-광학기기(230) 중 어디에 내장된 것인지 여부 등에 따라 달라질 수 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3의 예를 기준으로, 외장 광학기기(230)를 구비한 지문입력장치(200)의 동작을 설명한다.

지문획득과정은 지문획득제어부(217)의 제어에 의해 개시된다. 지문획득제어부(217)는 엘이디(213)를 점등시켜 지문획득과정을 개시하고, 카메라부(211)로 하여금 지문 이미지를 생성하도록 제어한다.

엘이디(213)의 광은 제2 미러(237)에 의해 광굴절기(231) 쪽을 향하지만, 광차단부인 차단패널(241)에 의해 차단되어 광굴절기(231)로 직접 입사되지 못한다. 다만, 제2 미러(237)에서 반사된 광의 일부는 슬릿(s)으로 유입되고, 슬릿(s)을 형성하는 제5 미러(243)에 의해 반사되거나 산란되어 광입사면(231c)으로 입사된다.

광굴절기(231) 내에서 지문영상으로 변환된 광은 출사면(231b)을 통해 출사된 후, 제3 미러(301)와 제4 미러(303)에서 각각 반사되어 제1 미러(235)로 입사된다. 제1 미러(235)는 제4 미러(303)에서 반사되어 입사된 지문 영상을 카메라부(211)로 반사시키고, 카메라부(211)는 지문 영상을 이용하여 지문 이미지를 생성한다.

엘이디(213)에서 출사된 광은 광입사면(231c)을 통과하면서 광굴절기(231)의 지문접촉면(231a)에 임계각보다 작은 각으로 입사되기 때문에, 지문 이미지는 지문접촉면(231a)에 접촉한 지문의 융선 부분에서 산란된 광에 의해 주로 형성되어 골이 어둡고 융선 부분이 밝게 나타나 콘트라스트(Contrast)가 좋은 이미지가 된다.

<실시 예 1, 외장 광학기기가 광원을 내장한 경우>

다른 실시 예에 의하면, 외장-광학기기가 지문입력용 광을 조사하는 별도의 엘이디를 자체로 내장할 수 있다. 이 경우, 제2 미러(301)가 필요 없고, 휴대 단말기(210)는 엘이디(213)를 구비할 필요가 없다.

도 5를 참조하면, 외장-광학기기(500)는 광원(501), 광굴절기(231), 광차단부인 차단막(403), 제1 미러(235) 및 제5 미러(243)를 구비한다. 여기서, 광굴절기(231), 제1 미러(235) 및 제5 미러(243)는 도 2의 광굴절기(231), 제1 미러(235) 및 제 5 미러(243)와 동일한 구성이다.

광원(501)은 광굴절기(231)의 외측 공간부에 마련되어 광굴절기(231)를 향하여 광을 조사한다. 예컨대, 광원(501)은 광굴절기(231)의 양 측면(231e)과 후면(231e) 중에서 선택된 한 면의 외측에 마련될 수 있다. 도 5의 경우, 광원(501)이 후면(231e)의 외측에 마련되었기 때문에, 차단막(403)이 광굴절기(231)의 측면(231e)이 아닌 후면(231e) 상에 마련되었다.

당연히 외장-광학기기(500)는 내부에 광원(501)의 동작 전원을 위한 배터리를 구비하거나 휴대 단말기(210)로부터 직류 전원을 공급받기 위한 케이블, 예컨대 유에스비(USB) 케이블 등을 구비할 수 있다.

<실시 예 2, 외장-광학기기의 장착 구조>

이하에서는 외장-광학기기(230)와 휴대 단말기(210)의 장착 방식에 대하여 설명한다. 무엇보다 중요한 것은 휴대 단말기(210)의 카메라부(211)와 엘이디(213)가 휴대 단말기(210)가 가진 주된 목적에 기여할 수 있도록 평상시에 개방되어 있어야 한다는 것이다. 따라서 외장-광학기기(230)는 지문 이미지를 입력하기 위해 휴대 단말기(210)에 장착한 때 이외에는 휴대 단말기(210)의 카메라부(211)와 엘이디(213)가 외부에 노출되도록 개방되어야 한다는 점이다.

첫 번째 방식은 외장-광학기기(230)가 슬라이딩(Sliding) 방식으로 장착되고 탈착되는 방식이다. 도 5는 그 일 예로서, (a)는 카메라부(211)와 엘이디(213)가 외부에 개방된 상태를 도시한 것이고, (b)는 외장-광학기기(230)가 슬라이딩하여 휴대 단말기(210)에 장착됨으로써 카메라부(211)와 엘이디(213)를 덮은 상태로 사용자가 지문을 입력할 수 있는 상태를 도시하고 있다.

구체적으로 외장-광학기기(230)는 휴대 단말기(210)의 외장 보호 케이스(401)에 슬라이딩 결합 구조를 만들어 결합한 형태이다. 슬라이딩 구조는 종래에 알려진 다양한 슬라이딩 구조를 채택할 수 있으며, 장착시의 외장-광학기기(230)의 위치가 기 설정된 위치에 오도록 구조화하면 된다.

두 번째 방식은, 지문입력이 필요할 때마다 외장-광학기기(230)를 휴대 단말기(210)의 일 측에 끼워 장착하는 방식이다. 예컨대, 휴대 단말기(210)의 엘이디(213)가 전면에 배치되고 카메라부(211)가 후면에 배치된 경우에 적용되는 방식이다.

외장-광학기기(230)는 광굴절기(231)에서 출사된 광은 후면에 위치한 카메라부(211)에 입사시키기 위한 광경로보정수단을 더 포함할 수 있다.

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

사용자의 지문 이미지 획득을 위해, 동일한 외면에 엘이디와 카메라부를 구비한 휴대 단말기의 상기 외면에 장착되는 외장 광학기기로서,
상부에 상기 지문이 접촉하는 지문접촉면과, 하부에 광입사면과, 전단부에 출사면을 구비하여, 상기 엘이디의 상부로부터 이격되어 장착되는 판상의 광굴절기;
상기 카메라부의 상측에 마련되어, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 상기 카메라부로 반사시키는 제1 미러(Mirror);
상기 광굴절기의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 상기 엘이디에서 출사되는 광을 상기 광굴절기로 반사시키는 제2 미러;
상기 제2 미러와 광굴절기 사이에 배치되어, 상기 제2 미러에서 반사된 광이 상기 광굴절기로 직접 입사되지 않도록 차단하는 광차단부; 및
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 제2 미러에서 반사된 광의 일부를 상기 광입사면으로 입사시키는 광입사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제1항에 있어서,
상기 출사면에서 상기 제1 미러 사이에 마련되어, 상기 출사면에서 상기 카메라부까지의 광 경로의 길이가 상기 카메라부의 최소 초점거리 이상이 되도록 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 반사 또는 굴절시키는 적어도 하나의 광경로보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제2항에 있어서,
상기 광경로보정수단은,
상기 출사면에서 출사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸는 제3 미러; 및
상기 제3 미러에서 반사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸어 상기 제1 미러로 입사시키는 제4 미러인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 미러는 상기 광굴절기의 양 측면 및 후면 중 선택된 한 면의 외측에 마련되고,
상기 광차단부는 상기 제2 미러와 상기 선택된 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제4항에 있어서,
상기 광차단부는,
상기 제2 미러와 광굴절기 사이에 배치된 차단패널 또는 차단벽이거나, 상기 선택된 면 상에 형성된 차단막(Layer)인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제1항에 있어서,
상기 광입사부는,
상기 광입사면의 아랫쪽에 상기 광굴절기로부터 이격되어 배치되어 상기 제2 미러에서 반사된 광의 일부가 유입되는 슬릿을 형성하고, 상기 유입된 광을 반사 또는 산란시켜 상기 광입사면으로 입사시키는 미러인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제1항에 있어서,
상기 광입사부는,
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 제2 미러에서 반사되어 유입되는 광을 상기 광입사면으로 입사시키는 확산판인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
사용자의 지문 이미지 획득을 위해, 카메라부를 구비한 휴대 단말기의 외면에 장착되는 외장 광학기기로서,
상부에 상기 지문이 접촉하는 지문접촉면과, 하부에 광입사면과, 전단부에 출사면을 구비한 판상의 광굴절기;
상기 광굴절기의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 광원;
상기 광원에서 출사되는 광이 상기 광굴절기로 직접 입사되지 않도록 차단하는 광차단부;
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 광원의 광을 상기 광입사면으로 입사시키는 광입사부; 및
상기 카메라부의 상측에 마련되어, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 상기 카메라부로 반사시키는 제1 미러(Mirror)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제8항에 있어서,
상기 출사면에서 상기 제1 미러 사이에 마련되어, 상기 출사면에서 상기 카메라부까지의 광 경로의 길이가 상기 카메라부의 최소 초점거리 이상이 되도록 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 반사 또는 굴절시키는 적어도 하나의 광경로보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제9항에 있어서,
상기 광경로보정수단은,
상기 출사면에서 출사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸는 제3 미러; 및
상기 제3 미러에서 반사되는 지문 영상의 진행 방향을 90°바꾸어 상기 제1 미러로 입사시키는 제4 미러인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원은 상기 광굴절기의 양 측면과 후면 중 선택된 한 면의 외측에 마련되고,
상기 광차단부는 상기 광원과 상기 선택된 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제11항에 있어서,
상기 광차단부는,
상기 광원과 광굴절기 사이에 배치되는 차단패널 또는 차단벽이거나, 상기 선택된 면 상에 형성된 차단막(Layer)인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제8항에 있어서,
상기 광입사부는,
상기 광입사면의 아랫쪽에 상기 광굴절기로부터 이격되어 배치되어 상기 광원의 광이 유입되는 슬릿을 형성하고, 상기 유입된 광을 반사 또는 산란시켜 상기 광입사면으로 입사시키는 미러인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
제8항에 있어서,
상기 광입사부는,
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 광원의 광을 상기 광입사면으로 입사시키는 확산판인 것을 특징으로 하는 외장 광학기기.
사용자의 지문 이미지 획득을 위한 광학식 지문입력장치에 있어서,
동일한 외면에 카메라부와 엘이디를 구비하는 휴대 단말기와, 상기 휴대 단말기의 상기 외면에 장착되는 외장 광학기기를 포함하고,
상기 외장 광학기기는,
상부에 상기 지문이 접촉하는 지문접촉면과, 하부에 광입사면과, 전단부에 출사면을 구비하여, 상기 엘이디의 상부로부터 이격되어 장착되는 6 면체의 광굴절기;
상기 카메라부의 상측에 마련되어, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 상기 카메라부로 반사시키는 제1 미러(Mirror);
상기 광굴절기의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 상기 엘이디에서 출사되는 광을 상기 광굴절기로 반사시키는 제2 미러;
상기 제2 미러와 광굴절기 사이에 배치되어, 상기 제2 미러에서 반사된 광이 상기 광굴절기로 직접 입사되지 않도록 차단하는 광차단부; 및
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 제2 미러에서 반사된 광의 일부를 상기 광입사면으로 입사시키는 광입사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문입력장치.
사용자의 지문 이미지 획득을 위한 광학식 지문입력장치에 있어서,
외면에 카메라부를 구비하는 휴대 단말기와, 상기 휴대 단말기의 상기 외면에 장착되는 외장 광학기기를 포함하고,
상기 외장 광학기기는,
상부에 상기 지문이 접촉하는 지문접촉면과, 하부에 광입사면과, 전단부에 출사면을 구비한 판상의 광굴절기;
상기 광굴절기의 양 측면과 후면의 외측 공간부에 마련되어, 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 광원;
상기 광원에서 출사되는 광이 상기 광굴절기로 직접 입사되지 않도록 차단하는 광차단부;
상기 광입사면의 아랫쪽에 배치되어 상기 광원에서 출사된 광을 상기 광입사면으로 입사시키는 광입사부; 및
상기 카메라부의 상측에 마련되어, 상기 출사면에서 출사되는 지문 영상을 상기 카메라부로 반사시키는 제1 미러(Mirror)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문입력장치.