KR101911540B1

KR101911540B1 - 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치

Info

Publication number: KR101911540B1
Application number: KR1020170038491A
Authority: KR
Inventors: 류재복
Original assignee: 류재복
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-25
Also published as: KR20180109222A

Abstract

신체에서 발생되는 생체 신호인 생체전기, 맥파 중 적어도 하나 이상이 감지에 응답하여 지문을 스캔 인식하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치가 제공된다. 상기 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치는 지문 입력창의 상면에 접촉한 손가락 펄프로부터 지문 이미지를 획득하기 위한 프리즘 광원과 이미지센서를 포함하는 지문 입력부와; 상기 지문 입력창의 상면에 형성되어 그 상부에 접촉되는 상기 손가락의 생체 신호를 전도시키는 투명전극과; 상기 투명전극을 통해 전도되는 생체 신호를 증폭 및 필터링하여 생체전위를 검출하고, 상기 검출된 생체전위가 미리 설정된 기준 전위보다 높을 때 생체지문 판정신호를 출력하는 생체전위 검출부와; 상기 생체전위 검출부로부터 출력되는 생체지문 판정신호에 응답하여 상기 지문 입력부가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문 인증부를 포함하여 구성된다.

Description

생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치{Optical fingerprint recognition device for using biometric detection}

본 발명은 광학식 지문인식장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신체에서 발생되는 생체 신호(biometric signals)인 생체전기와 맥파신호를 검출하여 생체 지문을 판정 후 지문을 스캔 인식하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치에 관한 것이다.

신원 인식은 자동 뱅킹(automatic banking) 서비스, 전자 상거래(e-commerce), e-뱅킹(e-banking), 데이터 보호, 자원에의 원격 액세스, 전자 거래(e-transaction), 작업 보안(work security), 도난 방지 장치, 범죄 식별(criminologic identification), 보안 출입 및 작업장에서의 출입 등록(entry registration)을 비롯한 삶의 수많은 측면에서 중요한 역할을 한다.

종종, 컴퓨터화된 시스템은 사용자 인식을 위해 패스워드 및 개인 식별 번호(PIN)를 사용한다. 그렇지만, 보안을 유지하기 위해, 패스워드는 정기적으로 변경되어야만 하며, 이는 사용자에게 상당한 부담을 준다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 사용자의 생체(body)의 고유정보를 이용하는 신원확인시스템으로 발전하고 있다. 예를 들면, 사용자의 손가락에 있는 지문을 인식하는 지문인식 등이다.

지문 인식은 가장 성숙된 기술이다. 그렇지만, 지문 인식은 몇 가지 단점을 갖는다. 즉, 지문 인식 시스템은 지문 소유자의 물리적 존재를 검증할 수 없고, 모조 지문에 의한 허위 인증의 문제가 있다. 허위인증의 피해를 개선 및 방지하기 위한 보안 알고리즘이 다양하게 개발되고 있다.

현재까지, 온도측정방식, 압력측정방식, 땀샘측정방식, 정전용량방식 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 온도범위의 설정이 상당히 어렵다.

또한, 정전용량방식은 아래 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 투명전극((Transparent Electrode)이 형성된 지문입력창 상에 접촉된 지문에 의해 상기 투명전극과 접지 사이의 정전용량의 변화를 접촉 방식으로 감지하여 생체 지문과 모조 지문을 판별하는 것이나, 도 1 및 도 2와 같이 유전율을 갖는 유전체에 지문을 넣은 경우에는 모조지문을 생체지문으로 인식하는 등의 문제가 있었다.

도 1은 위조·모조 손가락의 일례로서 사람의 손(1)으로 의사(擬似) 손가락(2)을 파지하여 지문센서(10)에 올려놓은 상태를 나타내는 도면이다. 이때 상기 지문센서(10)는 광학식 지문 인식장치로서, 표면에는 특허문헌 1과 같이 투명전극이 형성되고 정전용량의 변화를 검출하는 정전용량 검출부를 구비하는 것이다.

지문센서(10)의 표면에서 볼 때, 전기 회로적으로는 사람의 손(1)과 지문센서(10)의 사이에 유전율를 갖는 유전체로서의 의사(擬似) 손가락(2)이 접촉/접속된 상태이고, 사람의 손가락을 직접 지문센서에 올려놓는 경우와 비교하면, 지문세선(10)의 정전용량 검출기가 두명전극의 정전용량이 변화를 그대로 검출함으로써 의사 손가락에 인쇄된 지문을 그대로 인식하게 된다.

도 2는 사람 손가락(1)의 선단에 다른 사람의 지문 패턴을 형성한 의사 손가락(3)을 부착하여 지문감지센서(10)에 올려놓은 상태를 나타낸다. 도 8에 도시된 지문감지센서(10) 또한 광학식 지문 인식장치로서, 표면에는 특허문헌 1과 같이 투명전극이 형성되고 정전용량의 변화를 검출하는 정전용량 검출부를 구비하는 것이다.

이때, 상기 의사 손가락(3)이 유전율을 갖는 유전체 인 경우, 의사 손가락(3)과 지문감지센서(10)의 접촉면 사이에 접합 커패시턴스에 의해 정전용량이 형성되므로, 상기 지문감지센서(10)는 정전용량을 검출하게 된다. 따라서 도 2의 지문감지센서(10)는 의사 손가락(3)의 지문 패턴을 사람의 손으로 인식하여 해당 지문을 인식처리 하게 된다.

도 1 및 도 2에 의하여 살펴 본 바와 같이, 위 특허문헌 1에 기재된 생체지문의 정전용량을 검출하여 생체지문의 여부를 구별하여 지문을 인식하는 장치 및 방법은 의사손가락이 유전율을 갖는 유전체로 만들어진 경우 대처할 수 있는 방법이 없었다.

10-0914615 B1(2009. 8. 24. 등록)

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지문을 접촉하는 지문 입력창에 투명전극을 형성하여 지문을 접촉 시 생체전위(Biopotential Signals)를 감지하여 생체 지문의 여부를 판별하고, 생체 지문인 경우 지문 인식 알고리즘에 의해 지문을 인식하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 동맥벽의 탄성적인 신전이 혈액을 통해 중추로부터 말초로 전파되는 파동인 맥파(Pulse Wave)와 생체전위의 검출로서 생체지문의 여부를 판단하여 지문을 인식하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 생체 전위와 말초신경의 맥파 모두를 검출하여 생체 지문의 여부를 판별하고, 생체 지문의 패턴을 인식하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 지문 입력창의 상면에 접촉한 손가락 펄프(finger pulp)로부터 지문 이미지를 획득하기 위한 프리즘 광원과 이미지센서를 포함하는 지문 입력부와; 상기 지문 입력창의 상면에 형성되어 그 상부에 접촉되는 상기 손가락의 생체 신호를 전도시키는 투명전극과; 상기 투명전극을 통해 전도되는 생체 신호를 증폭 및 필터링하여 생체전위를 검출하고, 상기 검출된 생체전위가 미리 설정된 기준 전위보다 높을 때 생체지문 판정신호를 출력하는 생체전위 검출부와; 상기 생체전위 검출부로부터 출력되는 생체지문 판정신호에 응답하여 상기 지문 입력부가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문 인증부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 생체전위 검출부는 상기 생체신호를 증폭하는 생체전위 증폭기와; 상기 증폭된 생체전위를 미분하여 직류성분을 제거하고 심전도의 주파수 성분을 검출하는 미분기와; 상기 검출된 심전도 주파수 성분을 미리 설정된 저역통과대역으로 필터링하고 이를 증폭하여 생체전위신호로 출력하는 액티브 저역통과필터와; 상기 저역통과필터로부터 출력되는 생체전위신호를 미리 설정된 기준전위와 비교하여 상기 생체전위신호가 기준준위 보다 높을 때 생체지문 판정신호를 출력하는 판정기로 구성함을 특징으로 한다.

상기 지문 입력부는 상기 지문 입력창의 상부에 설치되어 상기 지문 인증부로부터 출력되는 구동신호에 응답하여 적외선을 발광하는 LED광원을 포함하며, 상기 이미지센서는 상기 LED광원이 점등된 상태에서 상기 지문 입력창에 상면에 손가락이 접촉되었을 때 상기 손가락의 동맥혈의 혈류 변화에 따라 변화되는 빛의 수광신호를 생체감지신호로서 상기 지문 인증부로 공급하며, 상기 지문 인증부는 생체판정신호와 상기 수광신호에 의한 생체감지신호에 의해 상기 이미지센서가 획득한 지문 이미지에 대하 지문 인증함을 특징으로 한다.

상기 투명전극은 인듐주석 산화물(ITO: Indium-Tin-Oxide), 알루미늄(Al) 도핑된 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 어느 하나를 상기 지문 입력창의 상면에 진공 증착하여 형성한 것임을 특징으로 한다.

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본 발명에 실시 예에 따른 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치는 손가락을 지문 입력창에 접촉 시, 지문 입력창의 상면에 형성된 투명전극으로 전도되는 생체신호를 증폭하여 심박동 주파수의 전위를 필터링하여 미리 설정된 기준전위를 초과할 때 생체 손가락 지문으로 판정하여 지문인식을 처리함으로써 의사, 모조 지문에 의한 지문 패턴의 인식 처리를 방지할 수 있다. 또한, 손가락 등과 같이 말초로 전파되는 맥파를 검출하여 생체 지문의 여부를 2차로 확인함으로써 의사, 모조 지문에 의한 지문 패턴의 인식을 원천적으로 차단할 수 있다.

도 1 및 도 2는 의사 손가락 지문을 이용하여 지문 패턴을 인식하는 것을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치의 구성도.
도 4는 도 1에 도시된 생체전위 검출기의 구체 회로도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 맥파 검출 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치의 제어 순서도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서, 생체신호라 함은 인체에서 생성되는 생체자기(biomagnetism), 생체전위(biopotential signal), 생체전류(biocurrent) 등 심장박동 및 이온교환에 의해 생성된 신호를 의미한다. 살아있는 생물들은 생명유지를 위하여 세포막을 통하여 Na⁺, K⁺, Ca2⁺, Cl^- 등 여러 가지의 이온들을 끊임없이 교환 하고 있다. 전기를 띤 이온들의 이동은 전류를 만들게 되고 이러한 전류는 그 주위에 자기장(磁氣場)을 만들어 낸다. 이렇게 생명체가 생명활동을 하면서 만들어내는 자기신호를 생체 자기(biomagnetism), 전기신호를 생체전위, 생체전류라 정의할 수 있다.

본 발명은 인체이 생명유리를 위하여 세포막을 통해 이온들이 끊임없이 교환하는 것에 의해 인체에서 발생되는 생체신호 중 생체전위의 유무와, 맥파(Pulse Wave)의 유무로서 생체 손가락 지문을 판별하여 지문 패턴을 인식하는 장치이다.

도 3에 나타낸 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치(10)(이하 "지문인식장치"라 칭함)은 지문 입력부(20), 지문인증부(30) 및 생체전위검출기(40)로 구성된다.

지문 입력부(20)는 일면이 손가락 펄프(finger pulp), 즉, 손가락 단부의 지문이 접촉되는 지문입력창(22)으로 마련된 프리즘(21), 결상렌즈(23), 이미지센서(24) 및 외부 광의 입사를 차단하는 케이스(26)를 포함한다. 도 3에는, 지문 입력부(20)의 지문 이미지 획득을 위한 내부광원(또는 조명계) 등이 생략하여 도시되어 있으나, 이러한 구성은 본 발명의 기술 분야에 통상의 기술자에게 자명한 것으로 생략됨에 유의 바란다.

위와 같이 구성된 지문 입력부(20)는 상기 지문 입력창(22)의 상부에 형성된 투명전극(23)에 손가락이 접촉되었을 때 손가락의 지문 패턴 이미지를 이미지 센서(25)로 수광시키며, 상기 이미지 센서(25)는 수광된 지문 패턴 이미지에 대응하는 지문 데이터를 지문 인증부(30)의 제어부(31)로 공급한다.

본 발명의 실시 예에 따른 지문 입력부(20)의 지문입력창(22)의 상면에는 생체신호를 입력받기 위한 투명전극(Transparent Electrode)(23)이 형성되어 있다. 상기 투명전극(23)은 지문입력창(22)에 손가락의 지문이 접촉되었을 때 인체로부터 생성된 생체신호를 생체전위검출기(40)로 전도시키는 것이다.

이러한 투명전극은 인듐주석 산화물(ITO: Indium-Tin-Oxide), 알루미늄(Al) 도핑된 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 어느 하나를 상기 프리즘(21)의 지문입력창(22)의 상면에 진공 증착하여 형성할 수 있다. 이때 상기 진공증착은 스퍼터링(Sputtering)을 사용할 수 있으며, 투명전극(23)의 낮은 저항과 높은 광투과율(가시광선의 투과율 90% 이상)을 갖도록 증착할 때 프리즘(21)이 200∼300 ℃를 유지하도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 지문 입력부(20)는 프리즘(21)의 지문입력창(23)의 상면으로 이격된 상부위치에 구동신호에 점등하여 적외선 광원을 상기 지문입력창(23)으로 비추는 LED광원(27)이 설치되어 있다. 상기 LED광원(27)과 상기 지문입력창(23)의 상면에 형성된 투명전극(23) 사이의 공간은 손가락이 넣어지는 공간(FPOA : finger put on area)을 형성한다.

생체전위 검출기(40)는 상기 투명전극(23)으로부터 전도되는 생체신호를 증폭하고, 미분하여 교류성분의 생체전위를 저역 필터링 및 레벨화 하여 생체전위를 검출하고, 생체전위와 미리 설정된 기준 전위를 비교하여 생체지문인지를 판별하는 신호를 출력한다.

상기 생체전위 검출기(40)의 생체지문판정신호는 지문인증처리부(30)로 입력된다.

지문인증처리부(30)는 제어부(31)는 상기 생체전위 검출부(40)로부터 출력되는 생체전위 판정신호에 응답하여 2차로 생체지문인지여부를 판별하기 위해 LED광원(27)으로 구동신호를 출력한다. 만약, 상기 생체전위 검출부(40)로부터 생체전위 판정신호가 출력되지 않는 경우, 상기 지문인증처리부(30)의 제어부(31)는 지문 인증을 중단한다.

한편, 상기 LED광원(27)은 상기 구동신호에 응답하여 공간(FPOA) 쪽으로 적외선 광원을 발광한다. 이때, 상기 공간(FPOA)에 넣어져 상기 지문입력창(22)에 접촉된 손가락이 실제 인체인 경우, 손가락의 말초의 모세혈관까지 심장박동에 의한 동맥혈(arterial blood) 압력이 작용한다. 상기 동맥혈으로 공급된 혈액은 손가락의 정맥을 통해 심장으로 되돌아간다. 손가락의 말단은 심장박동에 동기 되어 손가락 끝 혈관에서 동맥혈량(arterial blood Volume)이 증가하고 줄어드는 상태가 반복된다.

따라서, 도 2의 공간(FPOA)에 넣어져 지문입력창(22)에 밀착되어진 손가락이 생체인 경우, LED광원(27)에서 적외선 광원이 발광되어 도 5의 (a)와 같이 손가락에 조사되면, 혈액, 뼈, 조직에서 빛의 흡수가 발생하고 일부 광원은 투과하여 결상 렌즈(24)를 통해 도 5의 (b)와 같이 수광신호가 이미지 센서(25)에 도달한다.

상기 이미지 센서(25)에 도달된 빛의 량은 빛 경로에 있는 피부, 조직, 뼈, 혈액의 양에 비례하며, 심장박동에 의한 혈류변화를 제외하고는 변화지 않는 성분이어서 흡수되는 광량에 비례하므로, 이미지센서(25)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같은 빛 흡수(light absorption) 신호를 미분기(33)로 출력한다.

상기 미분기(33)는 도 5의 (b)와 같은 빚 흡수 파형을 하이패스필터링하여 도 5의 (c)와 같은 피크 파형을 검출하고, 이를 ADC(analog to Digital Convertor)(34)를 통해 디지털 정보로 변환된 맥파정보를 생체감지신호로서 제어부(31)로 제공한다. 따라서, 상기 공간(FPOA)에 넣어진 손가락이 생체가 아인 의사, 모조 인 경우 심장박동에 따른 혈류의 변화가 없기 때문에 ADC(34)를 통한 맥파 신호는 없다.

지문 인증부(30)의 제어부(31)는 상기 생체전위검출기(40)에서 생체전위 판정신호가 출력되고 ADC(34)에서 맥파신호가 출력되는 경우, 상기 지문 입력부(20)의 이미지센서(25)로부터 출력되는 지문 데이터를 인식하고, 메모리(32)에 저장된 지문정보와 비교하여 지문을 인증처리한다. 이와 같이 동작되는 지문인증부(30)는 당업계의 통상의 기술자들이 잘 알고 있는 바와 같이 지문 인증프로그램, 지문알고리즘, 지문DB를 포함한다.

만약, 상기 생체전위검출기(40)에서 생체전위 판정신호가 출력되지 않거나 ADC(34)에서 맥파신호(생체감지신호)가 출력되지 않는 경우, 제어부(31)는 공간(FPOA)에 넣어져 지문 입력창(22)에 밀착된 손가락을 모조, 의사 손가락이라 판단하여 지문 인증 거부에 대한 처리를 수행한다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치(10)는 생체전위와 맥파를 검출하여 2차례에 걸쳐 생체의 여부를 판별하여 지문 인식치리를 함으로써 의사, 모조 손가락에 의한 지문 인식을 원천적으로 차단할 수 있다.

또한, 상기 실시 예에 따른 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치(10)는 생체전위와 맥파를 모두 검출하는 것을 설명하였으나, 생체전위판정을 하여 지문인식을 처리할 수 있다.

도 4는 도 1의 생체전위검출기(40)의 실시 예에 따른 세부구성을 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 지문입력창(22)의 상면에 형성된 투명전극(23)에 생체 손가락을 밀착시키면, 손가락으로부터 출력되는 수 mV 또는 수 ㎶ 정도로 작은 생체신호(BPS : BioPotential Signal)는 투명전극(23)을 통해 생체전위증폭기(OP1)의 비반전 단자로 전도된다.

상기 생체전위 증폭기(OP1)는 입력된 생체신호(BPS)를 비반전 증폭하여 미분기(42)로 출력한다. 상기 미분기(42)는 커패시터(C1)와 저항(R1)으로 구성된 수동고역통과필터(passive high pass filter)로서, 생체신호(BPS)에 포함된 직류(DC) 성분을 제거한다.

상기에서 미분기(42)를 통해 생체신호(BPS)를 미분하여 직류를 제거하는 이유는 다음단의 액티브 저역통과필터(43)를 구성하는 연산증폭기(OP2)의 출력이 포화되지 않도록 하기 위함이다.

이때, 상기 미분기(42)의 고역통과필터의 차단주파수 fc1은 신체에서 심박수에 포함된 주파수 성분의 값 0.05~100Hz가 통과될 수 있도록 커패시터(C1)와 저항(R1)의 값을 아래 '수학식 1'과 같이 설정하는 것이 바람직하다.

[수학식 1]

fc1 = (2πR1C1)^-1 = 0.05Hz

상기 [수학식 1]의 주파수로 고역통과필터링된 생체신호(BPS)는 액티브 저역통과필터(43)를 구성하는 연산증폭기(OP2)의 비반전단자로 입력된다. 이때, 상기 연산증폭기(OP2)의 반전단자에는 입력저항(R3, R4)이 접속되고, 반전단자와 출력단자에는 궤환저항(R2) 및 커패시터(C2)가 접속되어 있다.

상기 저역통과필터(43)의 연산증폭기(OP2)의 전압이득 Av2는 다음 '수학식 2'로 주어진다. 인체이 표면에서 측정하는 생체신호의 wj압레벨의 크기는 보통 ±5㎷의 범위에 포함되므로, 전체적으로 1000배 증폭하여 ±5V 범위의 출력을 제공하기 위해서 상기 전압이득 Av2을 적절히 조절하는 것이 좋다.

또한 상기 저역통과필터(43)의 저역차단주파수 fc2는 심박수의 최대 주파수 성분에 근접하는 100Hz의 신호가 통과될 수 있도록 하기 '수학식 3'과 같이 설정하였다.

[수학식 2]

Av2=1 + R1/R4

[수학식 3]

fc2 = (2πR2C2)^-1 = 100Hz

심전도가 아닌 다른 생체전위신호를 증폭하기 위해서는 해당 신호의 크기 및 주파수 성분에 따라 전체적인 이득 및 대여폭을 달리할 필요가 있다.

따라서, 도 2의 투명전극(23)에 생체 지문에 접촉된 경우, 인체의 심박수에 포함된 주파수를 갖는 생체신호(BPS)가 도 4의 생체전위증폭기(OP1)의 비반전 단자로 전도되어 입력되므로, 저역통과필터(43)의 연산증폭기(OP2)로부터는 저역통과필터링된 5V 전후의 레벨을 갖는 생체전위가 출력된다.

비교기(OP3)는 상기 연산증폭기(OP2)로부터 출력되는 생체전위의 전압레벨과 미리 설정된 기준전압(Vref)의 전압레벨을 비교하여 상기 검출된 생체전위의 전압레벨이 상기 기준전압(Vref)을 초과하는 경우 논리 "하이(5V)"의 생체판정신호(MSS)를 지문인증처리부(30)의 제어부(31)로 제공한다.

만약, 의사 또는 모조 손가락을 상기 도 2의 투명전극(23)에 접촉한 경우, 심박수에 포함된 주파수를 갖는 생체신호(BPS)가 투명전극(23)을 생체전위검출기(40)로 전도되지 아니하므로, 논리 "하이" 상태의 생체판정신호(MSS)를 비활성상태를 유지한다. 즉, 생체판정신호(MSS)는 출력되지 않는다.

지문인증과정을 설명하면, 제어부(31)는 먼저 이미지 센서(25)로부터 입력되는 지문 이미지로부터 특징점을 추출하여 '사용자 지문 데이터'를 생성한다. 이후에 제어부(31)는 메모리(32)에 저장된 등록 지문 데이터를 검색하여 사용자 지문 데이터와 매칭되는 것이 있으면 해당 사용자(또는 사용자의 지문)가 인증된 것으로 판단 한다.

이하에서는 도 3과 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 지문인식장치(10)의 동작의 예를 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 지문인식장치의 동작의 예를 설명에 제공되는 흐름도이다.

지금, 도 3에 도시된 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치(10)가 동작되면(S1단계), 지문인증처리부(30)의 제어부(31)는 생체전위검출기(40)의 출력을 읽고(S2 단계), 생체판정신호가 검출되었는지 검색한다(S3).

이때, 사용자의 손가락이 공간(FPOA)에 넣어진 후 지문입력기(20)의 지문입력창(22)의 상면에 형성된 투명전극(23)에 접촉되면, 사용자의 인체에서 생성된 생체전위신호는 투명전극(23)을 통해 생체전위검출기(40)로 제공된다.

생체전위검출기(40)는 앞서 기술한 바와 같이 심박수에 동기하는 주파수를 갖는 생체신호(BPS)를 생체전위증폭기(41)로 증폭 후 미분처리하여 교류신호의 피크만을 검출하고, 심박수의 최대 주파수 이하의 주파수만을 필터링하여 직류레벨화 한다. 그리고, 미리 설정된 기준전압과 생체전위를 비교하여 레벨화된 생체전위가 기준전압(Vref) 보다 크면 생체판정신호(MSS)를 논리 "하이"로 활성화하여 출력한다.

상기 생체전위검출기(40)로부터 생체판정신호(MSS)가 출력되면, 제어부(31)는 지문입력창(22)에 접촉된 손가락 지문이 생체 지문이라고 판별한 후(S3 단계), ADC(34)의 출력을 읽어 생체맥파가 검출되었는지 판별한다(S4 단계).

상기에서 생체맥파라 함은 앞서 기술한 바와 같이 심박수에 따라 동맥으로 흐르는 혈류량에 대응한 주파수이다.

상기에서 생체맥파가 검출된 것이라면, 제어부(31)는 사용자의 생체 손가락의 단부에 있는 지문이 지문입력창(22)의 상면에 밀착된 것이라고 판단하고(S4 단계), 이미지 센서(25)로부터 입력받은 지문 이미지에 대한 지문인증을 수행하기 위해, 수신한 지문 이미지를 기초로 사용자 지문 데이터를 생성하고(S5 단계), 사용자 지문 데이터가 메모리(32)에 저장된 등록 지문 데이터 중 하나와 매칭 하는지를 판단한다. 그리고, 수신된 지문 데이터가 메모리(32)에 저장된 지문데이터와 일치하는 경우 해당 수신된 지문 이미지를 인증처리 하고(S6 단계), 리턴과정을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 광학식 지문 인식 장치(10)는 심장박동의 주파수에 동기하여 신체로부터 발생되는 생체전위를 검출하고, 맥파가 감지될 때 공간(FPOA)에 넣여져 지문입력창(22)에 밀착된 지문을 생체지문으로 인식하여 지문을 인식처리하므로, 모조/의사 지문을 원천적으로 차단할 수 있다.

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.

10 광학식 지문 인식 장치 20 지문입력부, 21 프리즘, 22 지문입력창, 23 투명전극, 24 결상렌즈, 25 이미지센서, 26 케이스, 27 LED광원, 30 지문인식인증부, 31 제어부, 32 메모리, 33 미분기, 34 ADC, 40 생체전위검출1l, 41 생체전위증폭기, 42 미분기, 43 저역통과필터, 44 비교기

Claims

지문 입력창의 상면에 접촉한 손가락 펄프로부터 지문 이미지를 획득하기 위한 프리즘과, 상기 프리즘을 통한 빚의 수광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서를 포함하는 지문입력부를 가지는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치에 있어서, 상기 지문 입력창의 상면에 형성되어 그 상부에 접촉되는 상기 손가락의 생체 전위를 전도시키는 투명전극과; 상기 투명전극을 통해 전도되는 생체 전위를 증폭하는 생체전위 증폭기와; 상기 증폭된 생체전위를 미분하여 직류성분을 제거하고 심전도의 주파수 성분을 검출하는 미분기와, 상기 검출된 심전도 주파수 성분을 미리 설정된 저역통과대역으로 필터링하고 이를 증폭하여 생체전위신호로 출력하는 액티브 저역통과필터와, 상기 저역통과필터로부터 출력되는 생체전위신호를 미리 설정된 기준전위와 비교하여 상기 생체전위신호가 기준준위 보다 높을 때 생체지문 판정신호를 출력하는 판정기로 구성된 생체전위검출부와; 상기 지문입력창의 상부에 설치되어 적외선을 발광하는 LED광원을 포함하며, 상기 LED광원이 점등된 상태에서 상기 손가락의 동맥혈의 혈류 변화에 따라 변화되는 빛의 수광신호가 상기 이미지센서로 출력 시 이를 하이 패스 필터링 하여 수광신호의 피크 파형을 검출하는 미분기 및 상기 검출된 피크 파형을 디지털 변환하여 맥파신호를 출력하는 맥파검출기와; 상기 생체전위검출부로부터 출력되는 생체지문 판정신호와 상기 맥파검출기로부터의 맥파신호에 응답하여 상기 지문 입력부의 이미지센서가 획득한 지문 이미지에 대해 지문 인증을 수행하는 지문 인증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치.
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제1항에 있어서, 상기 투명전극은 인듐주석 산화물, 알루미늄 도핑된 산화아연 중에서 선택된 어느 하나를 상기 지문 입력창의 상면에 진공 증착하여 형성한 것임을 특징으로 하는 생체 감지를 통한 광학식 지문 인식 장치.
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