KR101906807B1 - 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 적외선 투과 필터는 초점거리 보정층을 포함하여 적외선 투과 시 길어진 초점거리를 감소시킬 수 있으므로 초점거리가 고정된 경우 렌즈부를 이동시키거나, 별도의 초점거리 센서, 액추에이터 등 장착 없이 용이하게 홍채 인식을 수행할 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과 필터와 가시광선 투과 필터를 포함하는 촬상 장치는 소형화가 가능하고 제조 단가가 절감되어 경제적인 이점이 있다.
Description
본 발명은 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 촬상 장치에 관한 것으로, 상세하게는 초점거리를 감소시키는 초점거리 보정층이 구비된 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 각종 휴대용 단말기의 사용이 증가하면서 휴대용 단말기 사용자 또는 휴대용 단말기를 활용한 각종 서비스 사용자를 인증하는 기능이 요구되고 있는 가운데, 단말기에 장착된 카메라 등을 이용하여 홍채와 같은 생체 인식 기능을 부여하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
종래 휴대용 단말기에 장착된 일반 카메라는 적외선에 민감하게 반응하는 촬상소자를 장착하고 있어 적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터(IR cut-off filter)를 내장하고 있다. 그러나, 홍채 인식에 사용되는 카메라는 사용자에게 피로감을 주지 않으면서 보다 강한 세기로 사용 가능한 적외선을 이용하여 이미지를 획득하므로, 적외선 투과 필터(IR band pass filter)를 내장하는 구성을 갖는다. 또한, 적외선은 가시광선과 달리 렌즈에 입사된 광의 초점거리가 길므로 초점거리를 조절하는 자동 초점 렌즈나 초점거리 센서 등을 반드시 구비하여야 한다.
다시 말해, 종래 사용되고 있는 휴대용 단말기는 고성능 카메라가 장착되어 있음에도 불구하고 가시광선 영역의 영상만을 촬영할 수 있으므로 적외선을 사용하는 홍채 인식용 적외선 카메라가 단말기 내에 별도로 장착되어야 하는 공간적, 경제적 문제가 있다. 또한, 휴대용 단말기에 장착된 카메라에 홍채 인식 기능을 추가하더라도 적외선 사용 시 늘어나는 초점거리를 제어할 수 있는 자동 초점 렌즈나 초점거리 센서 등이 구비되지 않으면 홍채 인식 성능이 현저히 낮은 한계가 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명의 목적은 초점거리가 고정된 하나의 카메라로 홍채 인식 및 일반 영상촬영이 가능한 촬상 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
투명기재, 초점거리 보정층, 단파장 투과층 및 장파장 투과층을 포함하고,
상기 초점거리 보정층은 초점거리를 감소시키는 것을 특징으로 하는 적외선 투과 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
렌즈부;
렌즈부에 대향되는 촬상소자; 및
렌즈부와 촬상소자 사이에 위치하고, 일반 영상촬영 시 적용되는 가시광선 투과 필터와 홍채 인식 시 적용되는 상기 적외선 투과 필터를 포함하는 필터부를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 적외선 투과 필터는 초점거리 보정층을 포함하여 적외선 투과 시 길어진 초점거리를 감소시킬 수 있으므로 초점거리가 고정된 경우 렌즈부를 이동시키거나, 초점거리 센서, 액추에이터 등의 별도 장착 없이 용이하게 홍채 인식을 수행할 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과 필터와 가시광선 투과 필터를 포함하는 촬상 장치는 소형화가 가능하고 제조 단가가 절감되어 경제적인 이점이 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 투과필터의 단파장 투과층 및 장파장 투과층 각각에 대한 분광 투과율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 입사광의 파장 및 투과 필터의 종류에 따른 초점거리를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 분광 투과율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 투과필터의 단파장 투과층 및 장파장 투과층 각각에 대한 분광 투과율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 입사광의 파장 및 투과 필터의 종류에 따른 초점거리를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 분광 투과율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다", "가지다" 또는 "구성하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서 "초점거리"란, 렌즈부에서 초점면까지의 거리로서 구체적으로 렌즈부부터 초점이 맺히는 촬상소자까지의 거리를 의미한다.
또한, 본 발명에서 "적외선 투과 필터"란 약 750 nm 내지 950 nm 파장 영역의 근적외선은 투과시키고, 이외의 광은 차단시키는 필터를 의미한다.
나아가, 본 발명에서 "가시광 투과 필터"란 약 380 nm 내지 700 nm 파장 영역의 가시광선은 투과시키고, 이외의 광은 차단시키는 필터를 의미한다.
본 발명은 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 촬상 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 각종 휴대용 단말기의 사용이 증가하면서 휴대용 단말기 사용자 또는 휴대용 단말기를 활용한 각종 서비스 사용자를 인증하는 기능이 요구되고 있는 가운데, 단말기에 장착된 카메라 등을 이용하여 홍채와 같은 생체 인식 기능을 부여하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
홍채 인식에 사용되는 카메라는 적외선을 이용하여 이미지를 획득하나 종래 휴대용 단말기에 장착된 카메라는 가시광선을 이용하고, 적외선에는 민감하게 반응하는 촬상소자를 장착하고 있어 적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터(IR cut-off filter)를 내장하고 있으므로 별도의 적외선 카메라가 장착되어야 하는 문제가 있다. 또한, 휴대용 단말기에 장착된 카메라에 적외선 촬영을 사용할 수 있도록 설계를 변형하더라도 적외선은 가시광선과 달리 적외선의 초점거리가 길므로 초점거리를 조절하는 자동 초점 렌즈나 초점거리 센서 등을 반드시 구비하여야 하는 한계가 있다.
이에, 본 발명은 초점거리 보정층을 포함하는 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 적외선 투과 필터는 초점거리 보정층을 포함하여 적외선 투과 시 길어진 초점거리를 감소시킬 수 있으므로 초점거리가 고정된 경우 렌즈부를 이동시키거나, 초점거리 센서, 액추에이터 등의 별도 장착 없이 용이하게 홍채 인식을 수행할 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과 필터와 가시광선 투과 필터를 포함하는 촬상 장치는 소형화가 가능하고 제조 단가가 절감되어 경제적인 이점이 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
<적외선 투과 필터>
본 발명은 일실시예에서,
투명기재, 초점거리 보정층, 단파장 투과층 및 장파장 투과층을 포함하고,
상기 초점거리 보정층은 초점거리를 감소시키는 것을 특징으로 하는 적외선 투과 필터를 제공한다.
본 발명에 따른 적외선 투과 필터는 근적외선 영역의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 구체적으로 약 750 nm 내지 950 nm의 파장 영역을 투과시키고, 그 이외의 파장을 갖는 광은 차단할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 구조를 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 적외선 투과 필터는 투명기재(10), 초점거리 보정층(20 및 20a), 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)을 포함할 수 있다. 이때 적외선 투과 필터의 평균 두께는 20 ㎛ 내지 500 ㎛, 구체적으로는 50 ㎛ 내지 250 ㎛; 50 ㎛ 내지 300 ㎛; 50 ㎛ 내지 450 ㎛; 100 ㎛ 내지 350 ㎛; 100 ㎛ 내지 500 ㎛; 200 ㎛ 내지 500 ㎛; 400 ㎛ 내지 500 ㎛; 200 ㎛ 내지 450 ㎛; 또는 250 ㎛ 내지 450 ㎛일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 적외선 투과 필터는 도 1에 나타낸 바와 같이 장파장 투과층(40), 투명기재(10), 초점거리 보정층(20) 및 단파장 투과층(30)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 초점거리 보정층(20)은 단파장 투과층(30)과 맞닿는 면이 볼록한 평볼록 렌즈 구조를 가질 수 있다.
상기와 같이 순차적으로 적층된 구조의 적외선 투과 필터는 제조공정에서 높은 수율과 생산성을 제공할 수 있는 이점이 있다. 적외선 투과 필터의 제조 공정중 절단 혹은 외관 검사를 수행함에 있어서 볼록한 렌즈면이 위쪽을 향하게 해야 절단 혹은 외관 검사 시 표면에 손상을 가하지 않게 되고 절단 혹은 외관 검사가 용이하게 된다. 이때, 볼록한 렌즈면 위에 단파장 투과층이 위치하게 되면 가시광선 영역의 빛이 투과를 하게 되어 단파장 투과층 아래에 위치한 렌즈 면의 외관 검사가 용이하게 된다.
이와 달리, 볼록한 렌즈면 위에 장파장 투과층이 위치하게 되면 가시광선 영역의 빛을 반사하게 되어 장파장 투과층 아래에 위치한 렌즈의 외관검사를 수행하기 어려운 문제점이 초래될 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 적외선 투과 필터는 도 2에 나타낸 바와 같이 투명기재(10), 초점거리 보정층(20a) 및 단파장 투과층(30)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 초점거리 보정층(20a)은 광 흡수제(21)를 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 각 구성요소 별로 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 투명기재(10)는 초점거리 보정층(20)이 형성되는 베이스 기판으로서 광학필터의 기본 골격의 역할을 수행한다.
이때, 상기 투명기재(10)로는, 촬상소자에 입사되는 광의 투과율을 감소시키지 않고, 150℃ 이상의 온도에서 내열성이 우수하며, 상업적으로 구입이 용이한 판형상의 기재라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는 강도가 우수한 투명 수지기판, 유리기판 등을 사용할 수 있으며, 그 예로서 무기 필러가 분산된 광 투과성 수지나, 초점거리 보정층(20 및 20a)에 사용 가능한 고분자 수지 등을 들 수 있다. 상기 투명 수지기판은 투명 유리기판과 대비하여 가벼우므로 광학필터의 중량을 감소시키는 효과가 있으며, 초점거리 보정층(20 및 20a)의 고분자 수지를 투명 수지기판으로 사용할 경우, 초점거리 보정층(20 및 20a)의 고분자 수지와 투명기재(10)로 사용되는 수지의 종류를 동일 또는 유사하게 함으로써 계면에서의 접착력이 향상되어 계면박리를 개선할 수 있다.
또한, 상기 투명기재(10)의 평균 두께는, 촬상소자에 입사되는 광의 투과율을 감소시키지 않는다면 특별히 제한하는 것은 아니나, 구체적으로 0.3 mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 0.3 mm 이하; 0.25 mm 이하; 0.2 mm 이하; 0.15 mm 이하; 또는 0.1 mm 이하일 수 있다.
나아가, 상기 투명기재(10)는 적외선에 대한 투과율이 높을 수 있다. 구체적으로, 상기 투명기재(10)는 약 750 nm 내지 950 nm 파장 범위에서 약 80% 이상의 평균 투과율을 가질 수 있으며, 보다 구체적으로는 85% 이상, 또는 90% 이상의 평균 투과율을 가질 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 초점거리 보정층(20 및 20a)은 투명기재(10) 상에 형성되어 입사되는 적외선의 초점거리를 감소시키는 역할을 수행한다. 이때, 상기 초점거리 보정층(20 및 20a)은 적외선의 초점거리를 감소시키기 위하여 적외선이 출사되는 방향으로 볼록한 형태를 갖는 평볼록 렌즈 구조를 가질 수 있다. 또한 설계에 따라 적외선이 입사되는 방향으로 볼록한 형태를 갖는 구성도 가능하다. 이러한 초점거리 보정층(20 및 20a)의 단일 초점거리는 589 nm 파장의 광을 이용하여 측정을 했을 때 100 mm 내지 150 mm의 범위를 가지는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 상기 초점거리 보정층(20 및 20a)은 적외선 영역의 광에 대한 투과율에 영향을 미치지 않는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 고분자 수지는 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르 술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리 올레핀계 수지, 환상 올레핀계 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 유·무기 하이브리드계 수지 등을 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
이때, 상기 고분자 수지의 굴절률은 초점거리 보정의 역할을 할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로 589 nm 파장의 광으로 측정하는 경우 1.48 내지는 1.55의 범위에 있을 수 있고, 바람직하게는 1.51 내지는 1.53의 범위에 있을 수 있다.
또한, 상기 초점거리 보정층(20 및 20a)은 가시광선이 투과되는 것을 방지하기 위하여 가시광선 영역에서 흡수 극대를 갖는 광 흡수제(21)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 광 흡수제(21)로는 약 350 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 흡수 극대를 갖는 염료, 안료 또는 금속 착화합물이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
나아가, 상기 광 흡수제(21)의 함량은 초점거리 보정층(20 및 20a)에 포함되는 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.001 내지 10.0 중량부; 0.01 내지 10.0 중량부; 0.01 내지 8.0 중량부; 또는 0.01 내지 5.0 중량부; 또는 0.5 내지 5.0 중량부 범위일 수 있다. 상기 광 흡수제(21)는, 상기 함량 범위 내에서 입사되는 가시광선 영역의 빛을 대부분 흡수하여 효과적으로 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 단파장 투과층(short wavelength pass layer, 30)은 굴절률이 상이한 박막을 교대로 적층하여 경계면에서 발생되는 광의 반사 및/또는 굴절에 의해 선택적으로 380 nm 내지 950 nm의 단파장 광은 투과하고 950㎚ 이상의 장파장 광은 차단하는 역할을 수행하는 한편, 초점거리 보정층(20)이 손상되는 것을 방지하는 보호층 역할을 수행할 수 있다. 이때, 단파장 투과층(30)은 분광 투과율을 기준으로 750 nm 이상의 파장에서 투과율이 50%가 되는 가장 짧은 파장 (이하, "컷-오프 50% 파장"이라 칭한다.)이 840 nm 내지 940 nm의 값을 갖는 것이 바람직하다. 구체적인 일례로서, 컷-오프 50% 파장이 867±5 nm인 단파장 투과층의 분광 투과율을 도 3의 (a)에 나타내었다.
아울러, 본 발명에 따른 장파장 투과층(long wavelength pass layer, 40)은 굴절률이 상이한 박막을 교대로 적층하여 경계면에서 발생되는 광의 반사 및/또는 굴절에 의해 선택적으로 750 nm 이상의 장파장 광은 투과하고 750㎚ 미만의 단파장 광은 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 장파장 투과층(40)은 분광 투과율을 기준으로 950 nm 이하의 파장에서 투과율이 50%가 되는 가장 긴 파장(이하, "컷-온 50% 파장"이라 칭한다.)이 770 nm 내지 830 nm의 값을 갖는 것이 바람직하다. 구체적인 일례로서, 컷-온 50% 파장이 802±5 nm인 장파장 투과층의 분광 투과율을 도 3의 (b)에 나타내었다.
본 발명에 따른 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)의 컷-오프 50% 파장 및 컷-온 50% 파장이 상기와 같은 범위를 갖는 적외선 투과 필터의 경우 상용의 적외선 LED 광원을 이용하여 홍채 인식에 충분한 광량을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 적층된 유전체 다층막 등의 구조를 가질 수 있으며, 상기 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)에 알루미늄 증착막; 귀금속 박막; 또는 산화인듐 및 산화주석 중 1종 이상의 미립자가 분산된 수지막을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 구체적으로, 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)은 제1 굴절률을 가지는 유전체층(미도시)과 제2 굴절률을 가지는 유전체층(미도시)이 교대 적층된 구조일 수 있으며, 상기 제1 굴절률을 가지는 유전체층과 제2 굴절률을 가지는 유전체층의 굴절률 차이는 0.2 이상; 0.3 이상; 또는 0.2 내지 1.0 일 수 있다.
또한, 상기 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)의 고굴절률층 및 저굴절률층은, 고굴절률층과 저굴절률층의 굴절률 차이가 앞서 설명한 범위에 포함되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로 고굴절률층으로는, 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 오산화탄탈륨(Ta2O5), 오산화니오븀(Nb2O5), 산화란타늄(La2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화아연(ZnO), 황화아연(ZnS) 및 산화인듐(In2O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 박막일 수 있으며, 상기 산화인듐의 경우, 이산화티타늄, 산화주석, 산화세륨 등을 소량 더 포함할 수 있다. 또한, 저굴절률층으로는, 1.3 내지 1.6의 굴절률을 갖는 이산화규소(SiO2), 불화란타늄(LaF3), 불화마그네슘(MaF2) 및 육불화알루미륨나트륨(빙정석, Na3AlF6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 박막일 수 있다.
나아가, 상기 단파장 투과층(30) 및 장파장 투과층(40)은, 제1 굴절률을 갖는 유전체층과 제2 굴절률을 갖는 유전체층이 20 내지 40층으로 교대 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 구체적으로는 20 내지 40층; 30 내지 40층; 20 내지 30층; 20 내지 35층; 21 내지 28층; 24 내지 32층; 또는 24 내지 26층으로 교대 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
<홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치>
또한, 본 발명은 일실시예에서,
렌즈부;
렌즈부에 대향되는 촬상소자; 및
렌즈부와 촬상소자 사이에 위치하고, 일반 영상촬영 시 적용되는 가시광선 투과 필터와 홍채 인식 시 적용되는 상기 적외선 투과 필터를 포함하는 필터부를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치는 렌즈부와 촬상소자 사이에 일반 영상촬영 시 적용되는 가시광선 투과 필터와 홍채 인식 시 적용되는 상기 적외선 투과 필터를 포함하여 영상처리 모드에 따라 필터를 선택적으로 사용할 수 있으므로 하나의 촬상 장치로 홍채 인식 및 일반 영상촬영이 가능하다.
이때, 본 발명에 따른 촬상 장치의 렌즈부는 대물렌즈, 줌렌즈, 릴레이렌즈 등이 경통에 결합됨으로써 구현될 수 있다. 이러한 렌즈부는 자외선을 차단하기 위한 자외선 차단 필터가 장착되거나, 또는 자외선 차단 코팅된 렌즈를 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 장치의 촬상소자는 가시광선에 의해 맺힌 영상과 적외선에 의해 맺힌 영상을 모두 인식하고, 촬상 장치에 일반적으로 사용되고 있는 고체 촬상소자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 촬상소자로는 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD) 혹은 상보형 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) 이미지 센서 등의 소자를 포함할 수 있으며, 상기 소자로부터 발생되는 화상신호는 시리얼 통신으로 전송하기 위한 ISP로 전송될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 촬상 장치의 필터부는 750 nm 내지 950 nm 파장 영역의 광은 투과시키고 이외의 파장 영역의 광은 차단하는 적외선 투과 필터와, 380 nm 내지 700 nm 파장 영역의 광은 투과시키고 이외의 파장 영역의 광은 차단하는 가시광선 투과 필터를 포함할 수 있다. 상기 필터들은 촬상 장치가 영상을 촬영하는 모드에 따라 선택적으로 사용됨으로써 보다 깨끗한 이미지의 화상을 얻도록 한다. 여기서, 상기 영상 촬영모드는 사진이나 동영상 등을 촬영하는 일반 영상촬영 모드와 적외선을 이용하여 홍채 형태를 스캐닝하는 홍채 인식 모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 촬상 장치 및/또는 촬상 장치를 포함하는 기기에서 보내지는 특정 키신호에 의해 홍채 인식을 수행하는 경우 적외선 투과 필터로 교체하고, 일반 영상을 처리하는 경우 가시광선 투과 필터로 교체하는 필터 교체 수단을 포함할 수 있다. 상기 필터 교체 수단은 기기 내의 구비된 소형 모터에 의해 작동하는 샤프트, 리드 스크류, 스프링 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 본 발명에 따른 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치는 일반 영상촬영과 홍채 인식이 가능한 촬상소자; 상기 촬상소자의 전방에 설치되고, 촬상소자로 상이 맺히게 하는 렌즈부; 및 적외선 투과 필터 및 가시광선 투과 필터를 포함하는 필터부를 포함하고,
상기 필터부의 적외선 투과 필터 및 가시광선 투과 필터는 필터 교체 수단에 의해 렌즈부 및 촬상소자와 일직선 상에 놓이도록 렌즈부 및 촬상소자 사이에 위치하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 촬상 장치는 렌즈부와 촬상소자의 이격 거리, 즉 영상이 맺히는 초점거리가 고정된 것일 수 있다. 본 발명에 따른 촬상 장치는 초점거리 보정층이 구비된 적외선 투과 필터를 포함하여 초점거리가 조절 가능하므로 초점거리가 고정된 하나의 카메라로 일반 영상촬영과 홍채 인식이 모두 수행될 수 있다.
도 4는 입사광의 파장 및 투과 필터의 종류에 따른 초점거리를 도시한 개략도로서, (a)는 입사된 가시광선(80)을 가시광선 투과 필터(60)를 이용하여 일반 영상을 촬영하는 경우의 초점거리를 나타내고, (b)는 입사된 적외선(81)을 종래의 적외선 투과 필터(61)를 이용하여 홍채를 인식하는 경우의 초점거리를 나타낸다. 또한, (c)는 입사된 적외선(81)을 본 발명에 따른 적외선 투과 필터(62)를 이용하여 홍채 인식한 경우의 초점거리를 나타낸다.
도 4를 참조하면, (a)와 (b)를 통하여 가시광선(80)과 대비하여 적외선(81)의 초점거리가 더 길며, 종래 사용되고 있는 적외선 투과 필터(61)로는 초점거리가 조절되지 않아 상이 촬상소자(50)에 정확히 맺히지 않음을 알 수 있다. 이에 반해 (c)는 초점거리 보정층이 구비된 적외선 투과 필터(62)가 장착되어 입사된 적외선(81)의 초점거리를 감소시킴으로써 입사된 상이 촬상소자(50)에 정확히 맺히는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 적외선 투과 필터(62)는 초점거리 보정층을 포함하여 적외선 촬영 시 초점거리가 조절되므로 초점거리가 고정된 촬상 장치에서도 용이하게 홍채 인식을 수행할 수 있음을 의미한다.
이와 더불어, 본 발명에 따른 촬상 장치는 750 nm 내지 950 nm 파장 영역의 적외선을 조사하는 램프를 더 포함할 수 있다. 상기 램프는 촬상 장치 및/또는 촬상 장치를 포함하는 기기에서 보내지는 홍채 인식을 위한 특정 키신호에 의해 작동되어 적외선을 선택적으로 조명할 수 있다.
이때, 상기 램프는 적외선을 조명할 수 있는 적외선 LED일 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치의 동작을 설명한다.
홍채 인식을 수행할 경우, 촬상 장치 또는 촬상 장치를 포함하는 기기에서 보내지는 특정 키신호에 의해 렌즈부와 촬상소자 사이에 적외선 투과 필터가 위치하도록 필터 교체 수단이 작동한다. 렌즈부와 촬상소자 사이에 적외선 투과 필터가 위치하면 램프가 작동하여 적외선이 조사되고, 조사된 적외선 중 피사체로부터 반사된 적외선이 렌즈부 및 적외선 투과 필터를 통해 촬상소자에 투과되어 적외선에 의해 맺힌 영상을 촬상소자가 인식하게 된다.
또한, 일반 영상을 촬영하는 경우, 촬상 장치 또는 촬상 장치를 포함하는 기기에서 보내지는 특정 키신호에 의해 렌즈부와 촬상소자 사이에 가시광선 투과 필터가 위치하도록 필터 교체 수단이 작동한다. 이때, 피사체의 영상이 렌즈부 및 가시광선 투과 필터를 통해 촬상소자에 투과되어 가시광선에 의해 맺힌 영상을 촬상소자가 인식하게 된다.
본 발명에 따른 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치는 렌즈부와 촬상소자 사이에 일반 영상촬영 시 적용되는 가시광선 투과 필터와 홍채 인식 시 적용되는 상기 적외선 투과 필터를 포함하여 영상처리 모드에 따라 필터를 선택적으로 사용할 수 있으므로 하나의 촬상 장치로 홍채 인식 및 일반 영상촬영이 모두 가능하다. 또한, 상기 촬상 장치는 초점거리 보정층이 구비된 적외선 투과 필터를 포함하여 초점거리가 조절 가능하므로 소형화가 가능하고 경제적이며 일반 영상촬영 뿐만 아니라 홍채 인식이 용이하므로 활용도가 높다. 따라서, 상기 촬상 장치는 모바일 카메라, 디지털 카메라, PC 카메라, 자동차용 카메라, 휴대 정보 단말기, 비디오 게임, 의료기기, 휴대 게임기 등에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1.
0.15 mm의 두께를 갖는 유리 기판의 한 면에 프라이머 용액을 약 3 ml 도포하고 2,000 rpm 회전속도로 20초간 스핀 코팅한 후 80℃ 오븐에 10분간 건조하여 기판과 초점거리 보정층 간의 접착력을 증가시키기 위한 접착증진층을 형성하였다. 렌즈 금형의 오목부에 아크릴계 액상 수지를 채운 후 상기 접착증진층이 형성된 면을 렌즈 금형에 채워진 수지가 맞닿도록 붙이고 압력을 가한 뒤 고압 수은등으로 약 3 J/cm2의 광량을 조사하여 액상 수지를 경화하였다. 이후 렌즈 금형과 유리 기판을 분리시키고 아세톤, 이소프로필 알코올(IPA) 및 증류수(DI)의 순서로 세척하여 투명기재 상에 초점거리 보정층이 형성된 렌즈 성형품을 제작하였다. 제작된 렌즈 성형품의 한 면에 전자빔증착기로 TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 컷-오프 50% 파장이 867±2 nm인 단파장 투과층을 형성하였다. 그 후, 단파장 투과층이 형성된 반대 면에 TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 컷-온 50% 파장이 802±2 nm인 장파장 투과층을 형성하였으며, 이에 따라 도 1과 같이 장파장 투과층, 투명기재, 초점거리 보정층 및 단파장 투과층의 순서로 적층된 구조의 적외선 투과 필터를 얻었다. 본 실시예 1에 따른 적외선 투과필터의 분광 투과율을 분광광도계를 이용하여 측정한 결과를 도 5에 나타내었다.
실시예
2.
0.15 mm의 두께를 갖는 유리 기판의 한 면에 프라이머 용액을 약 3 ml 도포하고 2,000 rpm의 회전속도로 20초간 스핀 코팅한 후 80℃ 오븐에 10분간 건조하여 기판과 초점거리 보정층 간의 접착력을 증가시키기 위한 접착증진층을 형성하였다. 렌즈 금형의 오목부에 아크릴계 액상 수지를 채운 후 상기 접착증진층이 형성된 면을 렌즈 금형에 채워진 수지가 맞닿도록 붙이고 압력을 가한 뒤 고압 수은등으로 약 3 J/cm2의 광량을 조사하여 액상 수지를 경화하였다. 이때, 상기 액상 수지는 수지 100 중량부에 대하여 350 nm 내지 800 nm 파장의 광을 흡수하는 염료가 0.5 중량부로 분산된 것을 사용하였다. 이후 렌즈 금형과 유리 기판을 분리시키고 아세톤, 이소프로필 알코올(IPA) 및 증류수(DI)의 순서로 세척하여 투명기재 상에 초점거리 보정층이 형성된 렌즈 성형품을 제작하였다. 제작된 렌즈 성형품의 한 면에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 전자빔증착기로 TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 컷-오프 50% 파장이 867±2 nm인 단파장 투과층을 형성하였다. 그 후, 단파장 투과층이 형성된 반대 면에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 컷-온 50% 파장이 802±2 nm인 장파장 투과층을 형성하였으며, 이에 따라 도 2와 같이 장파장 투과층, 투명기재, 광 흡수제를 포함하는 초점거리 보정층 및 단파장 투과층의 순서로 적층된 구조의 적외선 투과 필터를 얻었다.
비교예
1.
장파장 투과층, 투명기재 및 단파장 투과층이 순차적으로 적층된 적외선 투과 필터를 준비하였다. 구체적으로, 0.15 mm의 두께를 갖는 유리 기판의 한 면에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 전자빔증착기로 TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 컷-오프 50% 파장이 867±2 nm인 단파장 투과층을 형성하였다. 그 후, 단파장 투과층이 형성된 반대 면에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 컷-온 50% 파장이 802±2 nm인 장파장 투과층을 형성하여 초점거리 보정층을 포함하지 않는 적외선 투과 필터를 제조하였다.
실험예
1.
본 발명에 따른 적외선 투과 필터의 초점거리 조절 기능을 확인하기 위하여 실시예 1 및 2와 비교예 1의 적외선 투과 필터를 적용한 촬상 장치를 제작하고 제작된 각 촬상 장치 별로 홍채 인식 인증 여부를 확인하였다. 이때, 상기 촬상 장치는 렌즈와 촬상소자 간 이격거리가 고정된 타입으로 제작하였다.
그 결과, 홍채 인식 모드인 경우, 실시예 1 및 2의 적외선 투과 필터를 구비한 촬상 장치는 초점거리 보정층에 의해 초점거리가 보정되어 홍채 인식 인증이 가능하였으나, 비교예 1의 적외선 투과 필터를 구비하지 않는 촬상 장치는 초점거리가 맞지 않아 홍채 인식 인증이 수행되지 않았다.
10: 투명기재
20: 초점거리 보정층
20a: 광 흡수제를 포함하는 초점거리 보정층
21: 광 흡수제
30: 단파장 투과층
40: 장파장 투과층
50: 촬상소자
60: 가시광 투과 필터
61: 종래 적외선 투과 필터
62: 본 발명의 적외선 투과 필터
70: 렌즈부
80: 가시광선
81: 적외선
90: 초점
20: 초점거리 보정층
20a: 광 흡수제를 포함하는 초점거리 보정층
21: 광 흡수제
30: 단파장 투과층
40: 장파장 투과층
50: 촬상소자
60: 가시광 투과 필터
61: 종래 적외선 투과 필터
62: 본 발명의 적외선 투과 필터
70: 렌즈부
80: 가시광선
81: 적외선
90: 초점
Claims (13)
- 장파장 투과층, 투명기재, 초점거리 보정층 및 단파장 투과층이 순서대로 적층된 구조를 포함하고;
상기 초점거리 보정층은 초점거리를 감소시키며, 단파장 투과층과 맞닿는 면이 볼록한 평볼록 렌즈 구조를 갖고;
상기 단파장 투과층은 380 내지 950 nm의 광을 투과시키고,
상기 장파장 투과층은 750 nm 이상의 광을 투과시키며 750 nm 미만의 광은 차단하고;
750 내지 950 nm 파장 영역의 근적외선을 투과시키는 것을 특징으로 하는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
초점거리 보정층은 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르 술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리 올레핀계 수지, 환상 올레핀계 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지 및 유·무기 하이브리드계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 포함하는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 제1항에 있어서,
초점거리 보정층은 350 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 흡수 극대를 갖는 광 흡수제를 더 포함하는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 제1항에 있어서,
단파장 투과층은 분광 투과율을 기준으로 750 nm 이상의 파장에서 투과율이 50%가 되는 가장 짧은 파장이 840 nm 내지 940 nm의 값을 갖는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 제1항에 있어서,
투명기재는 750 nm 내지 950 nm 파장 범위에서 80% 이상의 평균 투과율을 갖는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 제1항에 있어서,
장파장 투과층은 분광 투과율을 기준으로 950 nm 이하의 파장에서 투과율이 50%가 되는 가장 긴 파장이 770 nm 내지 830 nm의 값을 갖는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 제1항에 있어서,
적외선 투과 필터의 평균 두께는 20 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 홍채 인식용 적외선 투과 필터.
- 삭제
- 렌즈부;
렌즈부에 대향되는 촬상소자; 및
렌즈부와 촬상소자 사이에 위치하고, 일반 영상촬영 시 적용되는 가시광선 투과 필터와 홍채 인식 시 적용되는 제1항에 따른 적외선 투과 필터를 포함하는 필터부를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치.
- 제10항에 있어서,
렌즈부 및 촬상소자는 이격 거리가 고정된 것을 특징으로 하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치.
- 제10항에 있어서,
필터부는,
홍채 인식을 수행하는 경우 적외선 투과 필터로 교체하고,
일반 영상을 처리하는 경우 가시광선 투과 필터로 교체하는 필터 교체 수단을 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치.
- 제10항에 있어서,
적외선 및 가시광선을 조사하는 램프를 더 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170016075A KR101906807B1 (ko) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170016075A KR101906807B1 (ko) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180091208A KR20180091208A (ko) | 2018-08-16 |
| KR101906807B1 true KR101906807B1 (ko) | 2018-12-05 |
Family
ID=63443519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170016075A KR101906807B1 (ko) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | 적외선 투과 필터 및 이를 포함하는 홍채 인식 및 일반 영상촬영용 촬상 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101906807B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102146969B1 (ko) * | 2018-11-20 | 2020-08-21 | 주식회사 엘스퀘어 | 광학기능성 흡수 용액 조성물, 이를 사용한 적외선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 차단 필터, 가시광선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 투과 필터 |
| KR102475837B1 (ko) * | 2020-09-17 | 2022-12-09 | 주식회사 옵트론텍 | 광학 필터 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100071537A (ko) | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 아이테크코리아(주) | 카메라 장치 |
| KR20120068655A (ko) | 2010-12-19 | 2012-06-27 | 김인선 | 무선통신장치를 이용하여 양질의 홍채 및 피사체 영상을 편리하게 촬영하기 위한 방법 및 한 개의 밴드패스필터로 가시광선과 근적외선 일부영역을 투과시키는 카메라 장치 |
-
2017
- 2017-02-06 KR KR1020170016075A patent/KR101906807B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180091208A (ko) | 2018-08-16 |
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