KR101799074B1 - 지정맥 인식이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자의 손가락을 향해 조사할 수 있는 적어도 하나의 제 1 광원 및 상기 손가락의 압력으로 하부로 이동한 상기 손가락에 조사할 수 있는 적어도 하나의 제 2 광원을 구비하는 발광부; 상기 손가락의 피부 표면부에서 반사된 신호가 센싱영역에 입사되어 적어도 하나 이상의 상기 손가락 움직임 또는 제스처(gesture)를 감지하고, 상기 제 2 광원에 의해 상기 손가락에서 확산된 광에 의한 신호가 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 정맥 영상을 취득할 수 있는 이미지센서; 상기 손가락의 정맥패턴이 상기 이미지센서의 초점거리만큼 이격되어 배치될 수 있도록 상기 손가락에 직접 접촉되는 패드부를 구비하는 프레임부; 및 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원의 밝기를 제어할 수 있는 영상처리부;를 포함하고, 상기 패드부의 적어도 일부가 상기 제 1 광원 및 제 2 광원을 투과시킬 수 있는 투광재질로 형성되며, 상기 패드부가 상기 손가락의 압력에 의해 동작함에 따라 모드 전환이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법을 제공한다.

Description

지정맥 인식이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법{Mouse capable of finger vein authentication and measuring method of finger vein the same}

본 발명은 마우스 및 마우스 사용 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 접촉식으로 지정맥 인식 보안이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법에 관한 것이다.

바이오 인식(생체 인식) 기술은 지문, 목소리, 눈동자 등 사람의 각종 신체정보를 추출 및 저장하고, 다양한 IT 기기를 통해 개인 식별의 수단으로 활용하는 기술을 의미한다. 기존에는 주로 보안 분야에 이용됐지만, 최근 들어 영역이 확대되었다. 예를 들면, 보안에만 머물지 않고 국가 중요시설의 출입통제와 관공서 초과근무 관리, 직원의 근태관리, 학생의 등학교 관리 등에 쓰인다. 또 전자여권, 인터넷뱅킹, 현금인출기(ATM) 등에 활용할 수 있다.

최근 상기와 같은 응용분야에 적용하기 위해 지정맥 인식 기술 관련하여 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 생체인식 중 가장 널리 보급되어 있는 지문인식의 경우, 도장과 같은 원리로 인식하는 것으로 지문 겉면을 도장 위조하듯이 위조가 가능한 문제점이 있고, 습기, 이물질이 있을 경우, 인증오류 및 지문 훼손, 변형에 따른 오인식 등의 문제점이 드러났다.

또한, 지문인식을 대체할 것으로 유력했던 홍체인식의 경우, 인증시 거리 및 각도에 따라 오류가 발생할 수 있고, 컬러 콘택트렌즈를 착용했거나 라식, 라섹 수술을 받았을 경우 오인식이 발생하는 등 여러 문제점이 제기되면서 지정맥 인식 기술이 가장 각광을 받고 있다.

지정맥이란 사람의 혈관 중 인식하기 편한 손가락 정맥에 적외선 등을 투시하고, 정맥의 패턴을 인식해 인증하는 것을 의미한다. 혈관 내부를 인증하기 때문에 위조 또는 변조가 불가능하고, 혈액이 흐르지 않는 손가락의 정맥 패턴은 측정이 불가하다는 특징 때문에 개인정보 유출 사고와 관련된 보안이 우수한 장점이 있다.

그러나 계절의 변화, 운동 및 사람의 신체활동에 따라 혈관의 확장 또는 수축이 발생할 수 있어 지정맥을 측정시 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있으며, 이에 따라 어떠한 경우에도 정확하게 지정맥을 측정할 수 있는 방안을 모색해야 한다.

또한, 정맥의 경우, 신체의 표면부에 나타나는 것이 아닌, 신체의 내부에서 피부에 의해 감싸진 형태이기 때문에, 근적외선을 이용하여 피부 안쪽까지 빛이 투과, 확산, 흡광 등의 물리적 광특성을 검출해야하므로 이미지센서의 근적외선에 대한 감도가 중요하고, 광원의 직접 반사 및 투과로 인하여 밝은 부분과 미세한 정맥 패턴을 포함하고 있는 어두운 영역을 동시에 촬영이 가능해야 한다. 따라서, 이미지센서의 근적외선 감도 및 밝고 어두운 영역을 동시에 촬영할 수 있는 이미지센서 장치의 경우 적외선카메라를 채용해야 하므로 매우 고가이며, 이를 적용하기가 매우 어려운 문제점이 있다.

일본공개특허 제 2010-0509657호 (2010.03.25)

본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 접촉 방식으로 지정맥을 정확하게 측정할 수 있도록 구조 및 원리가 간단한 접촉식 지정맥 인식이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 지정맥 인식이 가능한 마우스는, 사용자의 손가락을 향해 조사할 수 있는 적어도 하나의 제 1 광원 및 상기 손가락의 압력으로 하부로 이동한 상기 손가락에 조사할 수 있는 적어도 하나의 제 2 광원을 구비하는 발광부; 상기 손가락의 피부 표면부에서 반사된 신호가 센싱영역에 입사되어 적어도 하나 이상의 상기 손가락 움직임 또는 제스처(gesture)를 감지하고, 상기 제 2 광원에 의해 상기 손가락에서 확산된 광에 의한 신호가 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 정맥 영상을 취득할 수 있는 이미지센서; 상기 손가락의 정맥패턴이 상기 이미지센서의 초점거리만큼 이격되어 배치될 수 있도록 상기 손가락에 직접 접촉되는 패드부를 구비하는 프레임부; 및 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원의 밝기를 제어할 수 있는 영상처리부;를 포함하고, 상기 패드부의 적어도 일부가 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원을 투과시킬 수 있는 투광재질로 형성되며, 상기 패드부가 상기 손가락의 압력에 의해 동작함에 따라 모드 전환이 가능할 수 있다.

상기 모드는 지정맥 인식 모드 또는 스크롤 모드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 스크롤 모드는 상기 손가락의 움직임을 상기 이미지센서로 감지함으로써 상기 손가락의 이동방향으로부터 벡터값을 추출하고, 상기 벡터값을 마우스 포인터와 매칭시켜 스크롤 기능을 할 수 있다.

상기 스크롤 모드는 상기 손가락의 바닥면에 초점이 맞아 상기 손가락의 피부표면반사 이미지에 의해 상기 손가락의 움직임을 상기 마우스 포인터와 매칭시켜 스크롤 기능을 할 수 있다.

상기 패드부는 상기 정맥패턴이 상기 초점거리만큼 이격되어 배치될 수 있도록 상기 패드부의 일측이 고정부에 의해 고정되고, 상기 고정부를 중심으로 소정의 각도를 갖고 회전할 수 있다.

상기 프레임부는 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원이 상기 센싱영역에 직접 입사되는 것을 차단할 수 있도록 차광막을 더 포함할 수 있다.

상기 패드부는 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원에 의해 반사되거나 확산된 광이 투과되어 상기 센싱영역에 입사될 수 있도록 필터부를 더 포함할 수 있다.

상기 필터부는 밴드-패스 필터(band-pass filter) 소재를 포함할 수 있다.

상기 프레임부는 상기 손가락에 의해 압력이 가해지거나 제거됨에 따라 상기 발광부에 전원을 공급 또는 차단할 수 있는 스위치를 더 구비할 수 있다.

상기 이미지센서는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)센서 또는 CCD(charge-coupled device)센서 중 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 지정맥 인식이 가능한 마우스를 이용한 지정맥 측정 방법은 상술한 지정맥 인식이 가능한 마우스의 상기 초점거리만큼 이격되어 배치된 상기 패드부에 사용자의 손가락을 직접 접촉시켜 아래로 누르는 압력으로 상기 모드를 전환하는 단계; 상기 패드부가 동작함에 따라 측면에 형성된 상기 발광부에서 발광된 상기 제 2 광원이 상기 손가락에 조사되는 단계; 및 상기 손가락에서 확산된 광이 상기 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 정맥영상을 취득할 수 있는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제 2 광원이 상기 손가락에 조사되는 동안, 상기 손가락의 압력에 의해 패드부에 밀착한 상기 손가락의 마디 위치가 상기 이미지센서의 시야범위에 정확하게 정렬 배치되도록 청각정보가 제공되는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종례의 휠기능을 갖는 버튼식 마우스에서 회전식 휠을 대신하여 광투과성이 좋은 패드를 구비하고 다양한 색상 또는 근적외선 LED 광원을 사용하여 손가락이 직접 패드부에 접촉하여 이미지센서의 초점거리와 맞는 위치에 배치됨으로써 이미지센서에 의해 얻어진 신호를 기초로 상하좌우의 이동 또는 제스처(gesture)를 스크롤 또는 기타 기능으로 활용할 수 있는 기능을 갖고 상기 패드에 손가락을 누르면 하부로 함몰하여 손가락에 직접 접촉되는 하나 이상의 근적외선 LED를 통해 손가락 내부에 확산된 이미지를 상기 이미지센서가 검출하여 정확한 지정맥을 측정할 수 있고, 간단하게 패드부의 조작만으로 지정맥 인식 모드 또는 스크롤 모드로 전환이 가능하며, 구조가 간단하고, 비용절감 효과가 있는 지정맥 인식이 가능한 마우스 및 이를 이용한 지정맥 측정 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 이용하여 지정맥 인식 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 이용한 지정맥 측정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스의 스크롤 모드 작동방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스(100)는 사용자의 손이 감쌀 수 있는 커버(200)와 본체(110)를 포함할 수 있다. 바닥면(미도시)은 마우스 패드(pad, 미도시)에 접촉되도록 편평한 형상을 가질 수 있다. 본체(110)는 바닥면의 가장자리를 따라 일정 높이로 돌출된 측벽들이 연장된 형태일 수 있다. 본체(110)는 전장부품들(예를 들면, 스위치, 영상처리부, 센서부, 및 전원공급부 등)을 포함할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 마우스(100)로써, 마우스의 커버(200)에 결합되는 적어도 두 개의 버튼(120, 140)이 패드부(13)를 기준으로 좌우로 배치되어 종래의 마우스와 동일하게 컴퓨터를 실행할 수 있는 기능을 지니고 있다. 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마우스(100)로써, 마우스(100)의 커버(200)에 패드부(13)만 결합된 구조로 종래의 마우스보다 더 간단한 형태의 마우스(100)를 형성할 수 있다. 마우스(100)의 구조는 후술할 센서부의 기능에 따라 다양하게 설계될 수 있다. 이에 대한 본 발명의 일 실시예에 의한 마우스의 작동 원리 및 지정맥 인식 방법에 대해서는 도 2a 내지 도 2g, 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 이용하여 지정맥 인식 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 마우스(100)의 단면도로써, 본체(110)의 바닥면과 측벽들이 이루는 내부공간에는 각종 전장부품들이 설치될 수 있다. 예를 들면, 전장부품은 인쇄회로기판(160, PCB), 영상처리부(170), 센서부(180) 및 전원공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(160)은 바닥면에 나란하도록 본체(110)의 내부공간에 배치될 수 있다.

영상처리부(170)는 마우스(100)가 스크롤모드로 작동될 때, 광마우스처럼 마우스(100)를 움직이기 전에는 마우스의 하부에 형성된 발광부(14)의 제 1 광원(14-1)이 어두워지다가 손가락(20)이 패드부(13) 표면에서 접촉이 일어나거나 영상의 밝기변화가 발생하면 제 1 광원(14-1)의 밝기를 제어할 수 있다. 여기서, 예를 들면, 제 1 광원(14-1)은 지정맥 인식 모드에서 이용되는 발광부(14)의 제 2 광원과 다른 별도의 광원으로 가시광 등 사용자가 선호하는 다양한 색으로 하거나 또는 근적외선 LED 광원을 마우스(100)의 하부 바닥에서 손가락(20)쪽으로 향하게 형성할 수 있다.

센서부(180)는 마우스(100)의 종류가 예를 들어, 광 마우스일 경우, 센서부(180)는 마우스용 광센서(미도시)와 별도로 이미지센서를 포함하여 구성될 수 있다. 광 마우스용 적색 LED (또는 다른 가시광 또는 근적외선 LED의 경우를 포함하여)가 광 마우스의 하면을 비추도록 한 부분을 응용하여 패드부가 있는 위쪽에도 동시에 조사될 수 있도록 하여 설계하면 하나의 광원은 일반적인 광 마우스용과 스크롤 모드용 광원으로 동시에 이용할 수 있다.

그러나 하나의 이미지센서만 사용하여 지정맥 인식 및 광센서 기능을 포함한 마우스의 기능을 모두 수행할 수도 있다.

하나의 이미지센서만 사용할 경우, 마우스(100)의 구성이 간단하여 비용이 더 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 상술한 센서부(180)는 본체에 구비된 인쇄회로기판(160) 상에 배치될 수 있다.

센서부(180)의 일측에는 전원공급부(190)가 배치될 수 있다. 전원공급부(190)는 여하의 전원공급수단을 포함할 수 있고, 예컨대 건전지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 마우스일 경우에 전원공급부(190)는 건전지일 수 있다. 한편, 마우스(100)는 무게가 너무 가볍거나 무겁게 되면 명령을 조작하는 것이 오히려 불편할 수 있다. 따라서 마우스(100)는 일정한 질량을 갖도록 설계될 수 있다.

상술한 전장부품들이 설치되는 본체(110)는 고정된 형태를 유지할 수 있다. 예를 들어 본체(110)는 플라스틱 수지, 금속 등의 소재로 사출성형에 의해 제작될 수 있다.

마우스(100)는 커버(200)에 결합되는 패드부(13)를 더 포함할 수 있다. 패드부(13)는 종래 마우스에서 케이스의 외부 및 내부로 돌출되어 부피와 무게를 증가시키는 원인이 되고 있던 휠(wheel, 미도시)을 대체할 수 있다. 패드부(13)는 커버(200)와 나란하도록 구성되어 종래 휠의 기능을 수행하면서도 마우스(100)의 부피와 무게를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

한편, 패드부(13)는 커버(200)의 일측 노출면과 나란하게 결합되어 사용자가 손가락을 접촉하여 전후좌우 방향으로 움직이거나 누르는 동작을 수행할 수 있도록 소정의 면적을 가질 수 있다. 예를 들어 패드부(13)는 직사각형 등의 플레이트로 하나 혹은 세 개가 연속된 배치로 이루어질 수 있다. 또, 광원에 의해 손가락에서 반사되거나 확산된 광이 마우스(100)의 내부에 구비된 이미지센서에 입사될 수 있도록 패드부(13)의 적어도 일부는 투광창으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 패드부(13)가 하나로 배치된 경우, (기존의 휠이 있는 위치) 중앙에 위치하여 손가락으로 패드부(13)를 누르면 아래로 함몰될 수 있도록 하여 정맥인식 기능을 수행할 수 있다. 또한 패드부(13)이 세 개가 연속하게 배치된 경우, 중앙의 패드부(13)는 상기 하나의 패드부와 동일하도록 하되, 좌우의 버튼(도 1b의 120, 140)는 고정된 상태에서 손가락(20)을 관측할 수 있는 넓은 창으로 작용하게 하여서 손가락의 이동방향 및 제스처(gesture), 버튼과 같은 기능을 부가적으로 수행할 수 있다.

또한, 패드부(13)는 패드부(13)에 접촉되는 손가락의 접촉과 움직임을 감지하여 이를 인쇄회로기판(160)에 전달함으로써 마우스(100)가 컴퓨터(미도시)에 명령을 입력하도록 할 수 있다.

도 2c 내지 도 2g는 도 2a 및 도 2b의 일점쇄선으로 표시된 A영역을 확대하여 도시한 도면이다. 도 2c 및 도 2e를 참조하면, 사용자의 손톱이 정면으로 보이는 방향에서 지정맥 인식 장치(10)를 바라본 단면이다. 지정맥 인식 장치(10)를 살펴보면, 크게 사용자의 손가락(20)에 조사할 수 있는 적어도 하나의 광원을 구비하는 발광부(14), 손가락(20)의 피부 표면부에서 반사된 신호가 센싱영역에 입사되어 적어도 하나 이상의 손가락(20) 움직임 또는 제스처(gesture)를 감지하고, 제 2 광원에 의해 손가락에서 확산된 광에 의한 신호가 센싱영역에 입사되어 손가락(20)의 정맥영상을 취득할 수 있는 적어도 하나의 이미지센서(18) 및 손가락의 정맥패턴이 이미지센서(18)의 초점거리(D)만큼 이격되어 배치될 수 있도록 손가락(20)에 직접 접촉되어 손가락(20)이 일정한 위치에 놓일 수 있도록 가이드할 수 있는 패드부(13)를 구비하는 프레임부(12)로 구성될 수 있다. 프레임부(12)는 커버(200)와 전장부품들이 구비될 수 있는 본체(110)를 포함할 수 있다.

상기 지정맥 인식 장치(10)를 좀 더 상세하게 살펴보면, 발광부(14)는 도 2a에 도시된 제 1 광원(14-1)과 다른 적어도 하나의 제 2 광원(14-2)을 포함할 수 있다. 제 2 광원(14-2)은 근적외선 LED 광원으로써, 예를 들면, 약 760㎚ 대역 파장을 가질 수 있거나 약 850㎚이상의 근적외선(약 930㎚ 대역의 파장이 최적) 대역 파장을 가질 수 있다. 상기 광원의 파장 대역은 산소가 없는 헤모글로빈(haemoglobin)의 흡광도가 높아 상기 파장 대역을 사용함으로써 손가락(20)에서 반사되거나 확산되어져 나온 광을 기초로 얻어진 지정맥 패턴 영상의 선별도(다른 바이오 물질과 구별되는 특성)가 다른 파장 대역을 사용한 것보다 더 선명해질 수 있다. 또는, 제 2 광원(14-2)의 파장 대역은 헤모글로빈을 포함하는 혈액(액체)이 광을 잘 흡수하는 약 850㎚이상의 근적외선 일 수 있다. 제 2 광원(14-2)은 3차원 공간에서 임의의 방향으로 모두 조사될 수 있다. 따라서, 상기와 같은 이유 때문에, 제 2 광원(14-2)이 사용자의 손가락(20)을 거치지 않고 직접적으로 이미지센서(18)에 조사되는 것을 방지하기 위하여 차광막(19)을 설치하여 제 2 광원(14-2)이 손가락(20)에만 투영될 수 있도록 제어할 수 있다. 차광막(19)의 위치는 발광부(14)의 위치 또는 이미지센서(18)의 위치에 따라 항상 고정되지 않고, 변경되어 설계될 수 있다. 이미지센서(18)는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)센서 또는 CCD(charge-coupled device)센서 중 하나를 포함할 수 있다.

한편, 지정맥 인식 장치(10)를 작동시키기 위해서, 사용자의 손가락(20)이 지정맥 인식 장치(10)에 인입될 때, 마우스(100)의 커버(200)에 구비된 패드부(13)에 인입된 손가락(20)의 압력에 의해서 발광부(14)에 전원을 공급하거나 차단할 수 있는 스위치(17)를 더 포함할 수 있다. 스위치(17)가 작동하게 되면, 발광부(14)에 전원이 공급되어 근적외선 LED 광원이 인입된 손가락(20)에 조사될 수 있다. 이 때, 스위치(17)와 발광부(14)는 전기적인 연결부재(미도시)로 서로 연결될 수 있으며, 스위치(17)를 작동시키기 위해 손가락(20)을 누르면 동시에 인입된 손가락(20)을 기준으로 좌우에 배치된 발광부(14)가 손가락(20)을 압박하여 손가락(20)의 정맥영상을 측정하는 동안 손가락(20)이 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다.

또한, 커버(200)는 손바닥 전부 또는 일부가 직접 접촉되면서 손가락(20)의 정맥패턴이 이미지센서(18)의 초점거리(D)에 맞도록 손가락(20)의 위치를 가이드할 수 있는 패드부(13)를 포함하고 있다. 패드부(13)와 스위치(17)는 서로 이격되어 배치될 수 있으며, 패드부(13)는 발광부(14)의 광원에 의해 손가락(20) 피부에서 반사되거나 내부에서 확산되어 나오는 광이 이미지센서(18)의 센싱영역에 입사될 수 있도록 투광재질로 구성될 수 있다. 또, 지정맥 인식 장치(10)는 오픈타입(open type)으로 상기 근적외선 LED 광원뿐만 아니라 가시광을 비롯한 여러 파장대의 광이 이미지센서(18)의 센싱영역에 입사될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 패드부(13) 하부에 필터부(15)를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 필터부(15)는 적외선만을 투과시킬 수 있는 밴드-패스 필터(band-pass filter)를 사용할 수 있다.

추가적으로 상기 패드부(13)가 스위치(17)를 동작시키기 위하여 손가락(20)의 압력에 의해 화살표 방향으로 이동될 때, 스위치(17)를 보호하기 위하여 스위치(17)를 기준으로 좌우로 배치된 버튼(도 1b에 도시된 120, 140)를 정지시킬 수 있는 정지부(13b)가 형성될 수도 있다. 정지부(13b)는 근적외선 LED 광원이 손가락(20)에 조사되지 않고 이미지센서(18)에 직접 입사되는 것을 방지하기 위하여 차광막(19)과 같은 재질로 형성될 수 있다.

도 2f 및 도 2g는, 지정맥 인식 장치(10)의 구성 중 일부를 손가락(20)의 측면에서 바라본 단면도이다. 패드부(13)의 일측에 형성된 고정부(13a)에 의해 패드부(13)가 고정될 수 있다. 고정부(13a)를 중심으로 패드부(13)가 화살표 방향으로 회전될 수 있다. 그러나 패드부(13)는 무한정 회전되는 것이 아니고, 패드부(13)에 인입되는 손가락(20)의 정맥패턴이 이미지센서(18)의 초점거리(D)에 맞는 영역까지만 이동될 수 있다.

고정부(13a)의 반대방향(즉, 패드부(13)의 타측)에는 도 2c 및 도 2d를 참조하여 상술한 스위치(17)가 형성될 수 있다. 사용자의 손가락(20)이 지정맥 인식 장치(10)에 인입되면, 패드부(13) 하면에 구비된 필터부(15)를 통해서 지정맥 영상이 획득될 수 있다. 또한, 지지대(13)는 근적외선에 의해 손가락(20)의 확산된 영상을 왜곡 없이 이미지센서(18)가 받기 위하여 광투과 특성이 우수한 재질이어야 하며 유리 또는 투명 아크릴 재질일 수 있고 패드부(13)의 전면은 노출된 면이므로 스크래치 등으로 빛이 산란되는 현상을 방지하기 위하여 코팅이내 특수 재질(강화유리 등)일 수 있다.

패드부(13) 상에 손가락(20)이 인입된 후 손가락(20)에 힘을 가하여 화살표 방향으로 패드부(13)를 이동시킬 수 있다. 이동된 패드부(13)에 가해진 힘에 의하여 스위치(17)가 작동될 수 있다. 이 때, 도 2c 및 도 2d를 참조하여 상술한 바와 같이, 발광부(14)가 손가락(20)의 측면에 직접 접촉되어 손가락(20)을 밀착할 수 있다. 밀착된 발광부(14)에 전원이 공급되어 제 2 광원(14-2)을 발광시켜 제 2 광원(14-2)을 손가락(20)에 조사할 수 있다. 여기서, 손가락(20)의 정맥패턴이 이미지센서(18)의 초점거리(D)에 맞음으로써, 손가락(20)의 정맥패턴 이미지를 획득할 수 있고, 이를 가공하거나 증폭시킴으로써 뚜렷한 손가락(20)의 정맥패턴 영상을 얻을 수 있다.

일반적으로 이미지센서(18)는 다이나믹 레인지(Dynamic Range)가 낮다는 문제점으로 인하여 사용자의 손가락(20) 내부의 확산광(도 2g에 도시된 정맥 및 확산된 광을 화살표로 도식한 부분)을 이미지화할 경우 발광부(14)로부터 가까운 부분은 상대적으로 매우 밝고 발광부(14)로부터 먼 부분은 어둡게 보일 수 있어서 이미지의 밝기 차이로 인하여 지정맥의 인식률이 저하되는 단점이 있을 수 있다. 이미지센서(18)의 다이나믹 레이지란, 밝은 영역과 어두운 영역을 동시에 촬영할 수 있는 기능을 숫자로 표현한 것으로 예를 들어, 이미지센서(18)의 다이나믹 레인지가 낮을 경우, 노출값을 어두운 영역에 맞추면 밝은 영역은 하얗게 떠버리거나 반대로 상기 노출값을 밝은 영역에 맞추면 어두운 영역은 그냥 까맣게 나올 수 있다. 반대로, 이미지센서(18)의 다이나믹 레인지가 높을 경우, 노출값을 어떤곳에 맞추더라도 동시에 촬영이 가능할 수 있다. 다이나믹 레인지가 높은 이미지센서(18)를 사용할 경우에는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스를 이용한 지정맥 측정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

마우스 중앙부분의 패드부를 손가락으로 누르기 전에는 마우스의 하부에 형성된 발광부의 제 1 광원을 이용함으로써 스크롤 모드로 동작하는 단계(S100), 마우스 중앙부분의 패드부를 손가락으로 눌러 지정맥 인식 모드로 전환하는 단계(S200), 패드부가 동작함에 따라 손가락의 측면에 형성된 발광부에 의해 손가락에 압력이 가해져 손가락이 고정되며, 이와 동시에 발광부에서 손가락으로 제 2 광원을 조사하는 단계(S300), 제 2 광원에 의해 손가락에서 확산된 광이 이미지센서의 센싱영역에 입사되어 손가락의 정맥영상을 취득할 수 있는 단계(S400) 및 지정맥 인식 모드 사용이 종료된 후, 손가락을 빼거나 손가락에 의해 가해진 압력을 제거하여 다시 제 1 광원을 이용함으로써 스크롤 모드로 전환하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.

스크롤 모드와 지정맥 인식 모드는 소정의 이벤트를 통해서 동작이 변경되며, 예를 들어, 마우스 중앙부분에 형성된 패드부를 동작시키거나 지정맥 인식 보안 프로그램을 실행시켜 모드 간 전환이 가능하도록 할 수 있다.

S300 단계에서, 제 2 광원이 상기 손가락에 조사되는 동안, 상기 손가락의 압력에 의해 패드부에 밀착한 상기 손가락의 마디 위치가 상기 이미지센서의 시야범위에 정확하게 정렬 배치되도록 청각정보가 제공되는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 마우스의 중앙부분 패드부를 손가락으로 누르기 전에는 스크롤 모드로 동작을 하되, 광마우스처럼 마우스를 움직이기 전에는 마우스의 하부에 형성된 발광부의 제 1 광원이 어두워지다가 손가락이 패드부 표면에서 접촉이 일어나거나 영상의 밝기변화가 발생하면(손을 올려 놓으면 화면이 어두워지게 됨) 제 1 광원의 밝기를 밝게 제어할 수 있는 기능을 하도록 마우스의 내부에 형성된 영상처리부에서 판단하여 신호를 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 지정맥 인식 장치를 구비한 마우스의 스크롤 모드 작동방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

마우스(100)의 모드는 크게 두 가지 모드가 있다. 평상시에 사용하는 모드로써, PC, 노트북 및 태블릿 PC 등을 조작하기 위한 스크롤 모드와 지정맥 인식 모드이다. 상기 모드간 전환은 마우스(100)에 구비된 패드부에 압력이 가해짐에 따라 스크롤 모드 또는 지정맥 인식 모드로 언제든지 전환이 가능하다.

스크롤 모드는 손가락의 움직임을 이미지센서로 감지함으로써 손가락의 이동방향으로부터 벡터값을 추출하고, 상기 벡터값을 마우스 포인터와 매칭시켜 동작할 수 있다. 또, 손가락의 바닥면에 초점이 맞아 손가락의 피부표면반사 이미지에 의해 손가락의 움직임을 마우스 포인터와 매칭(matching)시켜 동작할 수 있다.

도 4의 (a) 내지 (e)를 참조하면, 기존의 터치형 휠(wheel)방식 마우스와 유사하게 터치방식이 아닌 이미지센서의 이미지로 방향(벡터)을 인식하여 동작할 수 있다. 즉, 스크롤 모드에서는 손가락(20) 바닥의 피부면 위치에 이미지센서의 렌즈 초점이 맞추어져 있어서, 접합면의 손가락(20) 이동을 이미지센서로 감지하여 벡터를 상하로 추출할 수 있다. 이를 이용하여 기존의 터치방식과 같은 스크롤 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 검지손가락과 중지손가락으로 마우스(100)를 터치하거나 마우스를 터치한 상태에서 손가락(20)을 상부와 하부 또는 왼쪽과 오른쪽으로 이동함에 따라 스크롤 기능, 확대, 축소 및 페이지 넘김 등과 같은 동작 기능을 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 원리로부터 이미지센서의 화소수를 높인 고해상도의 이미지센서와 화각이 넓은 렌즈를 사용하여 다양한 형태의 손가락의 다중 포인트를 통한 제스처(gesture)를 감지하여 마우스포인터 이동, 화면 확대, 창 좌우 이동 등의 다양한 동작을 감지하는 방식을 추가할 수도 있다.

상술한 바에 의하면, 지정맥 인식이 가능한 마우스 장치는 사용자의 손가락에 조사할 수 있는 적어도 하나의 광원을 구비하는 발광부 및 적어도 하나의 이미지센서로 구성될 수 있다. 추가로 손가락이 장치에 인입될 때, 손가락의 정맥패턴이 정확하게 이미지센서의 초점거리만큼 이격되어 배치될 수 있도록 직접 접촉하여 손가락의 위치를 가이드 할 수 있는 패드부를 구비하는 프레임부를 더 포함할 수 있다. 프레임부는 커버와 전장부품들이 구비된 본체를 포함할 수 있다. 또, 발광부 및 이미지센서는 손가락의 정맥영상을 정확하게 인식하기 위해서 패드부의 위치를 고려하여 그 개수 및 위치가 가변적으로 설치될 수 있다.

패드부는 소정의 각도를 갖고 비스듬하게 기울어진 형태로 고정되어 배치되거나 패드부의 일측이 고정부에 의해 고정되고, 상기 고정부를 중심으로 소정의 각도를 갖고 회전할 수도 있다. 패드부 및 커버는 손가락이 편안하게 직접 접촉할 수 있도록 단단한 고무재질 등 수축이나 확장성이 있는 재질을 사용할 수 있다.

커버 내에 형성되어 있는 발광부는 손가락에 직접 접촉이 가능하며, 손가락에 직접 접촉되지 않을 경우보다 지정맥영상의 감도가 더 높아질 수 있다. 또, 커버는 손가락에서 반사되지 않거나 확산되지 않은 광원이 센싱영역에 직접 입사되는 것을 차단할 수 있도록 차광막을 포함할 수 있다.

또한, 본체는 스위치를 구비할 수 있다. 상기 스위치는 연결부재를 이용하여 발광부와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 스위치에 손가락에 의해 압력이 가해짐에 따라 발광부에 전원을 공급할 수 있고, 스위치에 압력을 해제함에 따라 전원공급이 차단될 수 있다. 추가로 발광부가 손가락의 측면에 형성되도록 구성된다면, 손가락이 움직이지 않도록 고정하기 위해 상기 스위치와 물리적으로 연결된 부재에 의해서 손가락의 측면을 압박할 수도 있다.

또한, 지정맥 인식이 가능한 마우스 장치는 상술한 마우스 장치뿐만 아니라, 키보드, 출입문, 가방, 서랍, 금고, 자동차, 사물함, 자동화기기(CD기), 프로그램 인증, 마트에서 사용되는 카트 및 자전거 등에 직접적으로 적용함으로써 실생활에 밀접한 곳에 적용이 가능하다. 추가로, 사전에 사용자의 지정맥을 데이터베이스화할 경우, 경찰서 및 병원에서 의식이 없는 환자 또는 치매 환자의 손가락을 모바일 장치를 이용함으로써, 상기 환자 및 사람의 개인정보를 확인할 수 있으며, 보호자에게 쉽게 연락을 취할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 지정맥 인식 장치 12 : 프레임부
13 : 패드부 13a : 고정부
13b : 정지부 14 : 발광부
15 : 필터부 17 : 스위치
18 : 이미지센서 19 : 차광막
20 : 손가락 100 : 마우스
110 : 본체 120, 140 : 버튼
150 : 케이블 160 : 인쇄회로기판
170 : 영상처리부 180 : 센서부
190 : 전원공급부 200 : 커버

Claims (12)

1. 전장부품들이 실장된 기판을 포함하는 본체 및 상기 전장부품들을 보호할 수 있는 커버를 구비하는 프레임부;
   상기 기판 상에 형성되고, 스크롤 모드에서 사용자의 손가락의 하부면을 향해 조사되는 적어도 하나의 제 1 광원 및 상기 제 1 광원과 이격되어 배치되며 지정맥 인식 모드에서 상기 손가락의 측면을 향해 조사되는 적어도 하나의 제 2 광원을 구비하는 발광부;
   상기 제 1 광원과 상기 제 2 광원에 각각 전원을 공급 또는 차단할 수 있도록 상기 기판 상에 형성된 스위치;
   상기 커버에 형성되되, 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원을 투과시킬 수 있는 투광재질로 형성되며, 스크롤 기능을 수행하거나 또는 상기 손가락의 정맥영상을 취득할 수 있도록 힌지방식으로 일측이 고정되어 상기 프레임부의 하부영역으로 이동되어 상기 스위치를 온/오프 상태로 동작시키는 패드부; 및
   상기 제 1 광원에 의해 상기 손가락의 피부 표면에서 반사된 신호가 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 움직임 또는 제스처(gesture)를 감지하고, 상기 제 2 광원에 의해 상기 손가락에서 확산된 광에 의한 신호가 상기 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 정맥 영상을 취득할 수 있는 이미지센서;
   를 포함하고,
   상기 스위치를 동작시킴으로써 상기 제 1 광원 또는 상기 제 2 광원의 전원이 선택적으로 제어됨에 따라 상기 스크롤 모드와 상기 지정맥 인식 모드가 서로 전환되는,
   지정맥 인식이 가능한 마우스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체는 상기 기판 상에 형성된 영상처리부를 더 포함하고,
   상기 영상처리부는 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원의 밝기를 제어할 수 있는,
   지정맥 인식이 가능한 마우스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크롤 모드는 상기 손가락의 움직임을 상기 이미지센서로 감지함으로써 상기 손가락의 이동방향으로부터 벡터값을 추출하고, 상기 벡터값을 마우스 포인터와 매칭시켜 스크롤 기능을 할 수 있는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크롤 모드는 상기 손가락의 바닥면에 초점이 맞아 상기 손가락의 피부표면반사 이미지에 의해 상기 손가락의 움직임을 마우스 포인터와 매칭시켜 스크롤 기능을 할 수 있는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 패드부는 정맥패턴이 초점거리만큼 이격되어 배치될 수 있도록 상기 패드부의 일측이 고정부에 의해 고정되고, 상기 고정부를 중심으로 소정의 각도를 갖고 회전할 수 있는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레임부는 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원이 상기 센싱영역에 직접 입사되는 것을 차단할 수 있도록 차광막을 더 포함하는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 패드부는 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원에 의해 반사되거나 확산된 광이 투과되어 상기 센싱영역에 입사될 수 있도록 필터부를 더 포함하는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 필터부는 밴드-패스 필터(band-pass filter) 소재를 포함하는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지센서는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)센서 또는 CCD(charge-coupled device)센서 중 하나를 포함하는, 지정맥 인식이 가능한 마우스.
11. 제 1 항 내지 제 8 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 지정맥 인식이 가능한 마우스의 상기 패드부에 사용자의 손가락을 직접 접촉시키는 단계;
    상기 손가락의 압력에 의해 상기 패드부가 상기 프레임부의 하부영역으로 이동되어 상기 스위치를 동작시켜, 상기 제 1 광원의 전원을 차단하고, 상기 제 2 광원에 전원을 공급하여 상기 스크롤 모드에서 상기 지정맥 인식 모드로 전환하는 단계; 및
    상기 제 2 광원에서 발광된 광이 상기 손가락에 조사됨으로써, 상기 손가락에서 확산된 광이 상기 센싱영역에 입사되어 상기 손가락의 정맥영상을 취득할 수 있는 단계;
    를 포함하는,
    지정맥 인식이 가능한 마우스를 이용한 지정맥 측정 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 광원이 상기 손가락에 조사되는 동안, 상기 손가락의 압력에 의해 패드부에 밀착한 상기 손가락의 마디 위치가 상기 이미지센서의 시야범위에 정확하게 정렬 배치되도록 청각정보가 제공되는 단계;를 더 포함하는, 지정맥 인식이 가능한 마우스를 이용한 지정맥 측정 방법.

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