KR102509067B1 - 사용자 인증장치, 그것의 입력 센싱 모듈 및 사용자 인증방법 - Google Patents

사용자 인증장치, 그것의 입력 센싱 모듈 및 사용자 인증방법 Download PDF

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Abstract

전자장치는 손바닥이 입력되는 입체 형상의 센싱면을 포함하는 입력 센싱 모듈 및 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 센싱 모듈로부터 센싱된 입력 손바닥 정보들을 비교하여 기준 개수 이상의 정보가 일치할 때, 인증신호를 출력하는 제어모듈을 포함한다.

Description

사용자 인증장치, 그것의 입력 센싱 모듈 및 사용자 인증방법{USER IDENTIFYING DEVICE, INPUT SENSING MODULE OF THE SAME AND METHOD FOR USER IDENTIFYING}
본 발명은 사용자 인증장치, 그것의 입력 센싱 모듈 및 사용자 인증방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 사용자의 손바닥 정보를 검출하는 사용자 인증장치, 그것의 입력 센싱 모듈 및 사용자 인증방법에 관한 것이다.
사용자가 전자기기, 자동차, 빌딩 등에 접근하기 위해서, 전자기기, 자동차, 빌딩 등은 사용자에게 사용자 인증을 요구한다. 전자기기는 비밀번호 입력을 요구하는 것이 일반적이며, 자동차는 자동차 키의 소지(possession)를 요구하는 것이 일반적이고, 빌딩은 인증키의 소지 또는 비밀번호 입력을 요구하는 것이 일반적이다.
상기 사용자 인증들은 모두 사용자에게 별도의 인증 절차를 요구한다. 즉, 사용자는 인증 절차를 수행하기 위해 특정한 행동을 실시한다.
본 발명의 목적은 사용자의 자연스러운 행동들로부터 정확한 사용자 인증이 가능한 사용자 인증장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자 인증장치에 구비된 입력 센싱 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 인지하는 못하는 상태에서 사용자 인증이 가능한 사용자 인증방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증장치는 입력 센싱 모듈 및 제어모듈을 포함한다. 입력 센싱 모듈은 손바닥이 입력되는 입체 형상의 센싱면을 포함하고, 제어모듈운 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 센싱 모듈로부터 센싱된 입력 손바닥 정보들을 비교하여 기준 개수 이상의 정보가 일치할 때, 인증신호를 출력한다.
상기 입력 센싱 모듈은, 플렉서블한 베이스 부재, 상기 베이스 부재 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들 및 상기 베이스 부재 상에 배치되고, 상기 센싱면을 갖고, 상기 복수 개의 센싱 전극들을 보호하는 플렉서블한 보호 부재를 포함할 수 있다.
상기 베이스 부재는 제1 평균 곡률을 갖는 제1 베이스 부분 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 베이스 부분을 포함한다. 상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 제1 베이스 부분에 배치된 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 베이스 부분에 배치된 제2 센싱 전극들을 포함한다. 상기 제1 센싱 전극들은 제1 피치를 갖고, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제1 피치보다 큰 제2 피치를 가질 수 있다.
상기 보호 부재는 상기 제1 베이스 부분에 대응하는 제1 보호 부분 및 상기 제2 베이스 부분에 대응하는 제2 보호 부분을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 손바닥에 정전결합할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 전극들은 각각은 그라핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 및 전도성 고분자 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 전극들은 압전 물질들(piezo-electric materials), 카본 파우더, QTC(Quantum Tunnelling Composite), 실버 나노 파티클, 단결정 또는 다결정 실리콘, 및 전기활성 고분자 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 부재 및 상기 보호 부재 각각은, 폴리디메틸실록산 필름(PDMS, polydimethylsiloxane), 플라스틱 필름, 자가 복원 필름, 직물, 및 가죽 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어모듈은, 상기 입력 센싱 모듈로부터 수신한 센싱신호들로부터 상기 입력 손바닥 정보들을 생성하는 신호 처리부, 상기 사용자 손바닥 정보들을 저장하는 메모리, 상기 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 손바닥 정보들을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 인증신호를 생성하는 정보 판정부 및 상기 인증신호를 송신하는 인증신호 전송부를 포함할 수 있다.
상기 사용자 손바닥 정보들은 손가락들의 길이들 및 형상들, 손가락 마디들의 너비들, 손금들(palm lines)의 형상들 및 길이들, 손가락 마디들 중 인접한 마디들 사이의 길이들, 및 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증방법은 입력 센싱 모듈의 입체 형상의 센싱면에 발생한 사용자의 손바닥에 의한 입력을 센싱하는 단계, 상기 입력 센싱 모듈로부터 센싱된 입력 손바닥 정보들과 메모리에 기 저장된 사용자 손바닥 정보들을 비교하는 단계 및 상기 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 손바닥 정보들이 기준 개수 이상 일치할 때, 인증신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자 손바닥 정보들은 손가락 길이들, 손바닥 중 오목한 부분의 면적, 손가락 마디들의 너비들, 손금들의 형상들 및 길이들, 손가락 마디들 중 인접한 마디들 사이의 길이들, 및 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증방법은 상기 외부의 전자모듈에 상기 인증신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈은 플렉서블한 베이스 부재, 상기 베이스 부재 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들 및 상기 베이스 부재 상에 배치되고, 손바닥이 입력되는 입체 형상의 센싱면을 가지며, 상기 복수 개의 센싱 전극들을 보호하는 플렉서블한 보호 부재를 포함할 수 있다.
상기 베이스 부재는 제1 평균 곡률을 갖는 제1 베이스 부분 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 베이스 부분을 포함하고, 상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 제1 베이스 부분에 배치된 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 베이스 부분에 배치된 제2 센싱 전극들을 포함하고, 상기 제1 센싱 전극들은 제1 피치를 갖고, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제1 피치보다 큰 제2 피치를 가질 수 있다.
상기 보호 부재는 상기 제1 베이스 부분에 대응하는 제1 보호 부분 및 상기 제2 베이스 부분에 대응하는 제2 보호 부분을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 입력된 손바닥과 정전결합할 수 있다. 상기 복수 개의 센싱 전극들 각각은 그라핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 도전성 섬유 및 전도성 고분자 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 센싱 전극들 각각은 압전 물질들(piezo-electric materials), 카본 파우더, QTC(Quantum Tunnelling Composite), 실버 나노 파티클, 단결정 또는 다결정 실리콘 및 전기활성 고분자 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 부재 및 상기 보호 부재 각각은, 폴리디메틸실록산 필름(PDMS, polydimethylsiloxane), 플라스틱 필름, 자가 복원 필름, 직물, 및 가죽 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 사용자 인증이 가능하다. 다시 말해 사용자의 자연스러운 행동 중에 사용자 인증이 실시될 수 있다.
센싱면의 곡률에 따라 센싱 전극들의 피치를 달리함으로써 인증 정확도가 향상될 수 있다. 큰 곡률을 갖는 부분에 작은 피치의 센싱 전극들을 배치함으로써 스트레스로 인한 센싱 전극들의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 시스템의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 시스템이 적용된 자동차를 도시하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증장치의 제어모듈의 블록도이다.
도 6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리 방법을 도시하였다.
도 6b는 사용자의 손바닥 정보들을 도시하였다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈에 배치된 사용자의 손가락을 도시하였다.
도 8a는 본 발명의 사용자 인증장치가 적용된 자동차의 구성을 도시하였다.
도 8b는 도 8a에 도시된 자동차의 구성에 설치되는 입력 센싱 모듈을 도시하였다.
도 8c는 도 8b의 I-I'에 따른 단면을 도시하였다.
도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈의 펼쳐진 상태를 도시하였다.
도 9a 내지 9c는 사용자가 도 8a에 도시된 자동차의 구성을 파지하는 다양한 형태를 도시하였다.
도 10a 내지 10c는 자동차의 구성들의 형태에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈들의 형태를 비교 도시하였다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 시스템(UIS)의 블록도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 시스템(UIS)이 적용된 자동차(VH)를 도시하였다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에서, 사용자 인증 시스템(UIS)이 적용될 수 있는 장치로써, 자동차(VH)를 예시적으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 시스템(UIS)은 사용자 인증이 필요한 또 다른 장치에 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 사용자 인증 시스템(UIS)은 사용자 인증 장치(100) 및 사용자 인증 장치(100)와 연동되는 전자장치 제어 시스템(1000)을 포함한다. 본 실시예에서 전자장치 제어 시스템(1000)은 자동차 제어 시스템일 수 있다.
사용자 인증 장치(100)는 입력 센싱 모듈(110)과 제어모듈(120)을 포함한다. 입력 센싱 모듈(110)은 사용자의 손바닥이 접촉하는 센싱면을 제공한다. 입력 센싱 모듈(110)은 센싱면에 발생한 손바닥의 입력을 센싱한다. 여기서 "손바닥의 입력"이란 "펼쳐진 손바닥에 의해 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면에 발생한 가벼운 터치, 펼쳐진 손바닥에 의해 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면에 발생한 소정의 압력을 인가한 터치, 손바닥으로 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면을 쥐어 잡은 형태의 터치, 손바닥의 일부분에 의해 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면에 발생한 가벼운 터치, 손바닥의 일부분에 의해 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면에 압력을 인가한 터치, 또는 손바닥의 일부분에 의한 입력 센싱 모듈(110)의 센싱면을 쥐어 잡은 형태의 터치" 등을 포함한다.
제어모듈(120)은 입력 센싱 모듈(110)로부터 전기적 신호들(예컨대, 센싱신호들)을 수신한다. 제어모듈(120)은 센싱신호들로부터 손바닥 정보들(이하, 입력 손바닥 정보)을 검출한다. 제어모듈(120)은 기 저장된 사용자 손바닥 정보들과 입력 손바닥 정보들을 비교하고, 비교 결과에 따라 인증신호를 출력한다.
사용자 인증 장치(100)는 자동차(VH)의 다양한 구성들에 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 사용자 인증 장치(100)는 도어 손잡이(DG)에 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 사용자 인증 장치(100)는 핸들(HD), 변속기 레버(TR), 콘솔박스(CB), 사이드 브레이크(SB) 중 적어도 어느 하나 이상에 설치될 수 있다. 입력 센싱 모듈(110)은 도어 손잡이(DG), 핸들(HD), 변속기 레버(TR), 콘솔박스(CB), 사이드 브레이크(SB)의 외형에 대응하는 형상의 센싱면을 제공할 수 있다. 즉, 입력 센싱 모듈(110)은 입체 형상의 센싱면을 제공한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
자동차 제어 시스템(1000)은 중앙 제어모듈(1100), 메모리(1200), 및 기능적 전자모듈(1300)을 포함한다. 기능적 전자모듈(1300)은 전원 제어모듈(1300-1), 운전 제어모듈(1300-2), 음향 제어모듈(1300-3), 보안 제어모듈(1300-4), 편의사양 제어모듈(1330-5) 등을 포함할 수 있다. 기능적 전자모듈(1300)의 종류는 이에 제한되지 않는다.
중앙 제어모듈(1100)은 기능적 전자모듈(1300)의 동작을 비롯하여 자동차의 전반적인 동작을 제어한다. 중앙 제어모듈(1100)은 사용자 인증 장치(100)로부터 인증신호를 수신할 수 있다. 중앙 제어모듈(1100)은 인증신호 수신을 위해, 사용자 인증 장치(100)의 송신기에 대응하는 수신기를 포함할 수 있다. 중앙 제어모듈(1100)과 사용자 인증 장치(100)는 유선/무선으로 인증신호를 송신/수신할 수 있다.
메모리(1200)는 자동차 오너가 설정한 자동차의 보안 정보, 기능적 전자모듈(1300)의 설정 정보, 스마트 키의 정보, 복수의 운전자들에 대응하게 설정된 편의사양 정보 등을 저장할 수 있다. 자동차 오너는 복수의 운전자들 중 한 명 일 수 있다.
전원 제어모듈(1300-1)은 자동차에 구비된 전자모듈들에 전원을 공급하고, 운전 제어모듈(1300-2)은 변속기 레버(TR), 사이드 브레이크(SB), 핸들(HD) 등의 동작을 제어한다. 음향 제어모듈(1300-3)은 오디오를 비롯한 음향장치를 제어하고, 보안 제어모듈(1300-4)은 도어 및 윈도우의 잠김과 열림을 제어한다. 편의사양 제어모듈(1300-5)은 자동차(VH)의 실내에 설치된 다양한 전자장치의 동작을 제어한다. 예컨대, 편의사양 제어모듈(1300-5)은 네비게이션(NV)의 온-오프, 운전자 시트(ST)의 높낮이, 라디오(RD)의 채널, 에어컨(AC)의 설정 온도 등을 제어할 수 있다. 편의사양 제어모듈(1300-5)의 종류는 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 4를 참조하여 사용자 인증방법을 설명한다. 먼저, 사용자의 손바닥에 의한 입력을 센싱한다(S10). 여기서 사용자는 운전자 시트에 앉은 사람일 수 있다. 사용자는 운전자 시트에 진입하는 과정에서 도어 손잡이(DG)를 쥐어 잡을 수 있다. 그밖에 사용자는 운전자 시트에 앉은 후, 자동차의 시동을 실시하는 과정에서 실내의 다양한 구성들, 예컨대, 핸들(HD), 변속기 레버(TR), 사이드 브레이크(SB), 및 콘솔박스(CB) 등을 터치하거나 쥐어 잡을 수 있다. 자동차의 구성들에 설치된 입력 센싱 모듈(110)은 사용자의 입력을 감지하고, 센싱신호들을 출력한다.
입력 센싱 모듈(110)로부터 수신한 센싱신호들에 근거하여 입력 손바닥 정보들을 검출한다(S20). 제어모듈(120)은 수신된 전기적 신호들을 디지털 신호들로 변환한 후, 디지털 신호들을 영상처리하여 입력 손바닥 정보들을 검출할 수 있다.
검출된 입력 손바닥 정보들과 기 저장된 손바닥 정보들을 비교한다(S30). 비교 결과, 검출된 입력 손바닥 정보들과 기 저장된 손바닥 정보들이 일치하지 않으면, 다시 손바닥 입력을 센싱한다(S10). 제어모듈(120)은 입력 센싱 모듈(110)로부터 새로운 센싱신호들을 리드아웃한다. 비교 결과, 검출된 입력 손바닥 정보들과 기 저장된 손바닥 정보들이 기준 개수 이상 일치하면, 제어모듈(120)은 인증신호를 생성 후 출력한다(S40). 기준 개수는 자동차 오너가 자동차 제어 시스템(1000)을 통해 설정할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 사용자가 자동차에 탑승하는 행동 및 사용자가 시동을 실시하는 과정에서 발생한 자연스운 행동 중에 사용자 인증이 실시될 수 있다. 본 실시예에 따른 사용자 인증방법은 사용자 인증을 위해 사용자에게 특정한 행동을 요구하지 않는다.
사용자 인증이 완료되면, 중앙 제어모듈(1100)은 기능적 전자모듈(1300)을 동작시킨다(S50). 예컨대, 운전 제어모듈(1300-2)은 자동차 드라이빙 모드를 실행할 수 있다(S51). 보안 제어모듈(1300-4)은 도어락을 해제할 수 있다(S52). 중앙 제어모듈(1100)은 수신된 인증신호와 메모리(1200)에 저장된 복수의 운전자들에 대한 정보들을 매칭시킨 후, 매칭된 운전자에 대응하게 설정된 편의사양 정보에 따라 편의사양 제어모듈(1300-5)을 동작시킬 수 있다(S53). 예컨대, 설정에 따라 시트(ST)의 높낮이를 조절하거나, 에어컨(AC)를 가동하고, 라디오(RD)의 주파수를 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증장치의 제어모듈(120)의 블록도이다. 도 6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리 방법을 도시하였다. 도 6b는 사용자의 손바닥 정보들을 도시하였다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈(110)에 배치된 사용자의 손가락을 도시하였다.
도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어모듈(120)은 신호 처리부(121), 메모리(122), 정보 판정부(123), 및 인증신호 전송부(124)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 중앙 제어모듈(1100)과 사용자 인증 장치(100)는 유선으로 인증신호를 송/수신할 수 있고, 이때 인증신호 전송부(124)는 생략될 수 있다.
신호 처리부(121)는 입력 센싱 모듈(110)로부터 수신한 센싱신호들로부터 입력 손바닥 정보들을 생성한다. 즉, 신호 처리부(121)는 입력 센싱 모듈(110)에 입력된 손바닥의 정보들을 생성한다.
메모리(122)는 사용자 손바닥 정보들을 저장한다. 메모리(122)는 복수의 사용자들의 손바닥 정보들을 각각 저장할 수 있다.
정보 판정부(123)는 메모리(122)에 저장된 사용자 손바닥 정보들과 입력 손바닥 정보들을 비교한다. 정보 판정부(123)는 비교 결과에 따라 인증신호를 생성하고, 인증신호를 출력한다.
인증신호 전송부(124)는 인증신호를 수신한다. 인증신호 전송부(124)는 인증신호를 중앙 제어모듈(1100, 도 1 참조)에 송신하기 적합한 형태로 변환한 후, 변환된 신호를 송신한다. 인증신호 전송부(124)는 블루투스 모듈, 근거리 통신모듈, 지그비 통신모듈 등을 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 신호 처리부(121)에서 실시하는 신호처리에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 사용자 손바닥(UH)이 입력 센싱 모듈의 센싱면(SS)에 입력된다. 도 6a에는 센싱면(SS)에 대응하여 배치된 복수 개의 센싱 전극들(SE)을 도시하였다. 복수 개의 센싱 전극들(SE) 중 사용자 손바닥(UH)에 중첩한 센싱 전극들(SE)은 센싱신호들을 출력한다. 사용자 손바닥(UH)과 센싱면(SS)이 접촉하는 형태에 따라 센싱 전극들(SE)은 서로 다른 센싱신호들을 출력할 수 있다. 신호 처리부(121)는 수신된 센싱신호들을 영상처리하여 손바닥 이미지를 획득할 수 있다. 신호 처리부(121)는 손바닥 이미지로부터 사용자의 손바닥 특징을 추출할 수 있다. 추출된 손바닥의 특징들이 입력 손바닥 정보들을 구성한다.
도 6b는 손바닥으로부터 획득할 수 있는 손바닥 정보들을 구체적으로 도시하였다. 도 6b에 도시된 손바닥 정보들이 사용자 손바닥 정보로써 메모리(122)에 저장될 수 있다. 도 6b에 도시된 손바닥 정보들은 신호 처리부(121)에 의해 입력 손바닥 정보로써 검출될 수 있다.
손바닥 정보들은 손가락들의 길이들 및 형상들, 손가락 마디들의 너비들, 손금(palm lines)의 형상 및 길이들, 손가락 마디들 중 인접한 마디들 사이의 길이들, 및 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함할 수 있다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 엄지 손가락(F1)은 2개의 마디들(F1-P1 및 F1-P2)을 포함한다. 집게 손가락(F2) 내지 새끼 손가락(F5) 각각은 3개의 마디들(F2-P1 내지 F5-P3)을 포함한다.
집게 손가락(F2) 내지 새끼 손가락(F5)의 길이들 각각은 세번째 마디들(F2-P3 내지 F5-P3)로부터 손가락들의 끝단들(F2-E 내지 F5-E) 사이의 길이로 측정될 수 있다. 집게 손가락(F2) 내지 새끼 손가락(F5)의 형상들은 도 6a에 도시된 손바닥 이미지와 같이 획득될 수 있다.
손가락들(F1 내지 F5)의 마디들(F1-P1 및 F5-P3)의 너비들 각각은 입력 손바닥 정보를 구성할 수 있다. 집게 손가락(F2) 내지 새끼 손가락(F5)의 서로 대응하는 마디들의 너비들, 예컨대 첫번째 마디들(F2-P1, F2-P2, F2-P3, F2-P4, F2-P5)의 너비들은 하나의 인증정보 그룹을 구성할 수 있다. 여기서 마디의 너비란, 마디 선의 연장 방향에 따른 길이로 정의될 수 있다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 손금들(PL1, Pl2, PL3)의 형상 및 길이들은 입력 손바닥 정보를 구성할 수 있다. 손가락 마디들(F1-P1 및 F5-P3) 중 인접한 마디들 사이의 길이들(FPL) 역시 손바닥 정보를 구성할 수 있다.
손바닥 정보는 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함할 수 있다. 예컨대, 연속하는 손가락들의 첫번째 마디들(F1-P1, F2-P1, F3-P1, F4-P1, F5-P1) 사이의 이격 거리가 손바닥 정보를 구성할 수 있다. 상기 이격 거리는 손가락의 연장 방향에서 측정될 수 있다. 도 6b에는 중지 손가락(F3)의 첫번째 마디(F3-P1)와 약지 손가락(F4)의 첫번째 마디(F4-P1) 사이의 거리(SL)를 예시적으로 표시하였다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여 센싱 전극들(SE)로부터 출력되는 센싱신호들을 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 7a 및 도 7b에는 입력 센싱 모듈(110) 상에 배치된 하나의 손가락(UF)을 예시적으로 도시하였다. 손가락의 2개 마디들(UF-P)을 도시하였다.
도 7a에 도시된 센싱 전극들(SE)은 손가락(UF)과 정전 결합될 수 있다. 센싱 전극들(SE)이 검출신호(detecting signal)를 수신하면 손가락(UF)과 정전 결합됨으로써 커패시터를 형성한다. 다시 말해 입력 센싱 모듈(110)은 정전용량식 터치패널일 수 있다. 센싱 전극들(SE)은 통상의 정전용량식 터치패널의 전극을 구성하는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
센싱 전극들(SE)은 예컨대, 2가지 그룹으로 구분될 수 있다. 손가락의 3개의 마디들(UF-P)에 중첩하는 센싱 전극들(SE)은 제1 그룹으로, 나머지 센싱 전극들(SE)은 제2 그룹으로 구분될 수 있다.
제1 그룹의 센싱 전극들(SE)과 제2 그룹의 센싱 전극들(SE)은 손가락(UF)과 서로 다른 용량의 커패시터들을 형성한다. 그에 따라 제1 그룹의 센싱 전극들(SE)과 제2 그룹의 센싱 전극들(SE)은 서로 다른 센싱신호들을 출력한다. 신호 처리부(121, 도 5 참조)는 수신된 센싱신호들의 전압레벨 또는 시상수 등에 근거하여 2개의 마디들(UF-P)의 정보를 획득할 수 있다.
도 7b에 도시된 센싱 전극들(SE)은 손가락(UF)이 인가하는 압력에 따라 서로 다른 서로 다른 센싱신호들을 출력할 수 있다. 센싱 전극들(SE)은 인가된 압력에 대응하게 저항이 변화되는 물질들을 포함할 수 있다. 즉, 센싱 전극들(SE)은 압력 감지 센서일 수 있다.
제1 그룹의 센싱 전극들(SE)과 제2 그룹의 센싱 전극들(SE)은 서로 다른 저항 변화율을 갖고, 그에 따라 제1 그룹의 센싱 전극들(SE)과 제2 그룹의 센싱 전극들(SE)은 서로 다른 센싱신호들을 출력한다. 신호 처리부(121, 도 5 참조)는 수신된 센싱신호들의 전압레벨 또는 전류세기 등에 근거하여 2개의 마디들(UF-P)의 정보를 획득할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 사용자 인증장치가 적용된 자동차의 구성(TR)을 도시하였다. 도 8b는 도 8a에 도시된 자동차의 구성에 설치되는 입력 센싱 모듈(110)을 도시하였다. 도 8c는 도 8b의 I-I'에 따른 단면을 도시하였다. 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈(110)의 펼쳐진 상태를 도시하였다. 본 실시예에서 자동차의 구성으로써 변속기 레버(TR)를 예시적으로 도시하였다.
변속기 레버(TR)와 같은 자동차의 구성들은 운전자가 파지할 수 있도록 입체형상을 갖는다. 입력 센싱 모듈(110)은 변속기 레버(TR)의 외부 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 입력 센싱 모듈(110)은 입체 형상의 센싱면(SS)을 제공한다. 센싱면(SS)은 변속기 레버(TR)의 외면과 닮은 입체 형상을 제공한다.
입력 센싱 모듈(110)이 변속기 레버(TR)에 설치된 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 입력 센싱 모듈(110)은 변속기 레버(TR)의 외면에 결합될 수 있다. 또한, 입력 센싱 모듈(110)은 변속기 레버(TR)의 구성들 중 하나일 수 있다. 변속기 레버(TR)를 제조하는 과정에서 입력 센싱 모듈(110)을 변속기 레버(TR)의 외장재(exterior configuration)로 적용할 수 있다.
이하, 도 8c 및 도 8d를 참조하여 입력 센싱 모듈(110)의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 8c 및 도 8d에 도시된 것과 같이, 입력 센싱 모듈(110)은 플렉서블한 베이스 부재(BM), 베이스 부재(BM) 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들(SE) 및 베이스 부재(BM) 상에 배치되고 복수 개의 센싱 전극들(SE)을 보호하는 플렉서블한 보호 부재(PM)를 포함한다. 보호 부재(PM)는 입체 형상의 센싱면(SS)을 제공할 수 있다.
별도로 도시하지 않았으나, 입력 센싱 모듈(110)은 복수 개의 센싱 전극들(SE)에 연결된 복수 개의 신호배선들을 더 포함할 수 있다. 복수 개의 신호배선들을 통해 복수 개의 센싱 전극들(SE)에 검출신호를 제공하거나, 센싱신호를 리드아웃할 수 있다. 또한, 제어모듈(120, 도 1 참조)은 집적화된 칩의 형태로 플렉서블 회로기판을 통해 신호배선들과 전기적으로 연결될 수 있다.
베이스 부재(BM) 및 보호 부재(PM) 각각은 플렉서블한 부재이면 충분하다. 베이스 부재(BM) 및 보호 부재(PM) 각각은 폴리디메틸실록산 필름(PDMS, polydimethylsiloxane), 플라스틱 필름, 자가 복원 필름, 직물, 및 가죽 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
센싱 전극들(SE)의 재료는 입력 센싱 모듈(110)의 외부입력 감지방식에 따라 결정될 수 있다. 입력 센싱 모듈(110)은 도 7a를 참조하여 설명한 것과 같이 정전용량 방식으로 외부입력을 감지하거나, 도 7b를 참조하여 설명한 것과 같이 압력감지 방식으로 외부입력을 감지할 수 있다.
정전용량 방식의 센싱 전극들(SE)은 도전성 물질을 포함하면 충분하다. 정전용량 방식의 센싱 전극들(SE)은 유연성이 높은 전도성 물질 예컨대, 그라핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 도전성 섬유 및 전도성 고분자 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
압력감지 방식의 센싱 전극들(SE)은 인가된 압력에 대응하게 저항이 변화되는 물질들을 포함할 수 있다. 예컨대, 센싱 전극들(SE)은 압전 물질들(piezo-electric materials), 카본 파우더, QTC(Quantum Tunnelling Composite), 실버 나노 파티클, 단결정 또는 다결정 실리콘, 전기활성 고분자 등을 포함할 수 있다. 탄소나노튜브, 그라핀, 또는 금속 나노와이어는 유연한 동시에 인가된 압력에 따라 저항이 변화되는 물질이므로 압력감지 방식의 센싱 전극들(SE)을 구성할 수도 있다.
센싱 전극들(SE)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 센싱 전극들(SE)은 2종의 전극들을 포함할 수도 있다. 정전용량 방식의 센싱 전극들(SE)은 감지방식(self-cap 방식 또는 mutual-cap 방식)에 따라 1종의 전극들을 포함하거나, 2종의 전극들을 포함할 수도 있다.
도 8c 및 도 8d에 도시된 것과 같이, 입력 센싱 모듈(110)은 평균 곡률에 따라 구분되는 복수 개의 부분들을 포함할 수 있다. 복수 개의 부분들은 복수 개의 변곡 부분(variation portion)을 포함할 수 있다. 평면 부분 역시 상기 복수 개의 부분들의 일부를 구성할 수 있다. 본 실시예에서 2개의 부분들로 구분되는 입력 센싱 모듈(110)을 예시적으로 도시하였다. 입력 센싱 모듈(110)이 2개의 부분들로 구분됨에 따라 베이스 부재(BM) 및 보호 부재(PM) 역시 그에 대응하게 2개의 부분들로 구분될 수 있다.
입력 센싱 모듈(110)은 제1 평균 곡률을 갖는 제1 부분(P1) 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 베이스 부재(BM)는 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)에 각각 대응하는 제1 베이스 부분과 제2 베이스 부분을 포함할 수 있고, 보호 부재(PM)는 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)에 각각 대응하는 제1 보호 부분과 제2 보호 부분을 포함할 수 있다.
복수 개의 센싱 전극들(SE)은 제1 부분(P1)에 배치된 제1 센싱 전극들(SE1) 및 제2 부분(P2)에 배치된 제2 센싱 전극들(SE2)을 포함한다. 제1 센싱 전극들(SE1)은 제1 피치(PC1)를 갖고, 제2 센싱 전극들(SE2)은 제1 피치(PC1)보다 큰 제2 피치(PC2)를 가질 수 있다. 제1 피치(PC1) 및 제2 피치(PC2) 각각은 전극의 너비 및 인접한 2개 전극들 사이의 간격의 합으로 정의된다. 제1 피치(PC1) 및 제2 피치(PC2) 역시 평균 값이며, 제1 센싱 전극들(SE1)의 피치들이 모두 동일한 것으로 제한되지 않는다. 제2 센싱 전극들(SE2)의 피치들 역시 모두 동일한 것으로 제한되지 않는다.
평균 곡률이 큰 부분에 작은 피치의 센싱 전극들이 배치됨으로써, 변곡 부분(variation portion)에 입력된 손바닥의 일부분의 정보를 세밀하게 검출할 수 있다. 그에 따라 입력 센싱 모듈(110)이 입체 형상을 갖더라도 영역에 무관하게 센싱 감도가 향상될 수 있다. 큰 곡률을 갖는 부분에 작은 피치로 센싱 전극들이 배치됨으로써, 스트레스로 인한 센싱 전극들의 손상을 방지할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 사용자가 도 8a에 도시된 자동차의 구성을 파지하는 다양한 형태를 도시하였다. 사용자가 자동차에 탑승하여 수행하는 행동은 일정하지 않기 때문에 사용자는 도 9a 내지 9c에 도시된 것과 같이 다양한 형태로 변속기 레버(TR)를 파지할 수 있다.
본 발명에 따르면 사용자의 자연스러운 행동 중에 사용자 인증이 실행된다.다양한 형태로 파지하더라도 동일한 사용자 인증이 실행되기 때문에 사용자는 사용자 인증이 실행되었는지 인지하지 못한다.
도 9a 내지 9c에 도시된 것과 같이, 다양한 형태로 파지하더라도, 도 6b을 참조하여 설명한 전체의 손바닥 정보들 중 몇 개의 정보들이 입력 센싱 모듈(110)에 입력된다. 파지 형태에 따라 다른 인증정보 그룹들이 입력 센싱 모듈(110)에 입력될 수 있다. 메모리(122, 도 5 참조)에 저장된 전체의 손바닥 정보들과 파지 형태에 따라 입력된 손바닥 정보들을 비교하고, 기준 개수 이상의 정보가 일치하는 것으로 판정되면 인증신호가 발생한다. 그렇기 때문에 다양한 형태로 파지하더라도, 일정한 사용자 인증이 실시될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 자동차의 구성들의 형태에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센싱 모듈들(110-1, 110-2, 110-3)의 형태를 비교 도시하였다.
도 10a에 도시된 것과 같이, 도어 손잡이(DG)에는 덮개 형상의 입력 센싱 모듈(110-1)이 설치될 수 있다. 도 10b에 도시된 것과 같이, 핸들(HD)에는 일부분이 절개된 링 형상의 입력 센싱 모듈(110-2)이 설치될 수 있다. 도 10c에 도시된 것과 같이, 사이드 브레이크(SB)에는 터널 형상의 입력 센싱 모듈(110-3)이 설치될 수 있다.
이와 같이, 입력 센싱 모듈들(110-1, 110-2, 110-3)은 자동차의 구성의 형상에 대응하는 입체 형상을 가지면 충분하고, 특별히 제한되지 않는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 사용자 인증장치 110: 입력 센싱 모듈
120: 제어모듈 1000: 자동차 제어 시스템
1100: 중앙 제어모듈 1200: 메모리
1300: 편의사양 제어모듈 UIS: 사용자 인증 시스템
VH: 자동차 TR: 변속기 레버
SS: 센싱면 SE: 센싱 전극

Claims (20)

  1. 손바닥이 입력되는 입체 형상의 센싱면을 포함하는 입력 센싱 모듈; 및
    사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 센싱 모듈로부터 센싱된 입력 손바닥 정보들을 비교하여 기준 개수 이상의 정보가 일치할 때, 인증신호를 출력하는 제어모듈을 포함하며,
    상기 입력 센싱 모듈은,
    플렉서블한 베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들; 및
    상기 베이스 부재 상에 배치되고, 상기 센싱면을 갖고, 상기 복수 개의 센싱 전극들을 보호하는 플렉서블한 보호 부재를 포함하고,
    상기 베이스 부재는 제1 평균 곡률을 갖는 제1 베이스 부분 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 베이스 부분을 포함하고,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 제1 베이스 부분에 배치된 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 베이스 부분에 배치된 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극들은 제1 피치를 갖고, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제1 피치보다 큰 제2 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 사용자 인증장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 보호 부재는 상기 제1 베이스 부분에 대응하는 제1 보호 부분 및 상기 제2 베이스 부분에 대응하는 제2 보호 부분을 포함하는 사용자 인증장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 손바닥에 정전결합하는 사용자 인증장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 각각은 그라핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 및 전도성 고분자 중 어느 하나 이상을 포함하는 사용자 인증장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 압전 물질들(piezo-electric materials), 카본 파우더, QTC(Quantum Tunnelling Composite), 실버 나노 파티클, 단결정 또는 다결정 실리콘 및 전기활성 고분자 중 어느 하나를 포함하는 사용자 인증장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 부재 및 상기 보호 부재 각각은, 폴리디메틸실록산 필름(PDMS, polydimethylsiloxane), 플라스틱 필름, 자가 복원 필름, 직물, 및 가죽 중 어느 하나를 포함하는 사용자 인증장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 입력 센싱 모듈로부터 수신한 센싱신호들로부터 상기 입력 손바닥 정보들을 생성하는 신호 처리부;
    상기 사용자 손바닥 정보들을 저장하는 메모리;
    상기 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 손바닥 정보들을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 인증신호를 생성하는 정보 판정부; 및
    상기 인증신호를 송신하는 인증신호 전송부를 포함하는 사용자 인증장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 사용자 손바닥 정보들은 손가락 길이들 및 형상들, 손가락 마디들의 너비들, 손금(palm lines)의 형상 및 길이들, 손가락 마디들 중 인접한 마디들 사이의 길이들, 및 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함하는 사용자 인증장치.
  11. 입력 센싱 모듈의 입체 형상의 센싱면에 발생한 사용자의 손바닥에 의한 입력을 센싱하는 단계;
    상기 입력 센싱 모듈로부터 센싱된 입력 손바닥 정보들과 메모리에 기 저장된 사용자 손바닥 정보들을 비교하는 단계; 및
    상기 사용자 손바닥 정보들과 상기 입력 손바닥 정보들이 기준 개수 이상 일치할 때, 인증신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 입력 센싱 모듈은,
    플렉서블한 베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들; 및
    상기 베이스 부재 상에 배치되고, 상기 센싱면을 갖고, 상기 복수 개의 센싱 전극들을 보호하는 플렉서블한 보호 부재를 포함하고,
    상기 베이스 부재는 제1 평균 곡률을 갖는 제1 베이스 부분 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 베이스 부분을 포함하고,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 제1 베이스 부분에 배치된 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 베이스 부분에 배치된 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극들은 제1 피치를 갖고, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제1 피치보다 큰 제2 피치를 갖는 사용자 인증방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 사용자 손바닥 정보들은 손가락 길이들, 손바닥 중 오목한 부분의 면적, 손가락 마디들의 너비들, 손금의 형상 및 길이들, 손가락 마디들 중 인접한 마디들 사이의 길이들, 및 손가락들 중 인접한 손가락들의 대응하는 손가락 마디들 사이의 연관관계들을 포함하는 사용자 인증방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    외부의 전자모듈에 상기 인증신호를 송신하는 단계를 더 포함하는 사용자 인증방법.
  14. 플렉서블한 베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 배치된 복수 개의 센싱 전극들; 및
    상기 베이스 부재 상에 배치되고, 손바닥이 입력되는 입체 형상의 센싱면을 가지며, 상기 복수 개의 센싱 전극들을 보호하는 플렉서블한 보호 부재를 포함하며,
    상기 베이스 부재는 제1 평균 곡률을 갖는 제1 베이스 부분 및 상기 제1 평균 곡률보다 작은 제2 평균 곡률을 갖는 제2 베이스 부분을 포함하고,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 제1 베이스 부분에 배치된 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 베이스 부분에 배치된 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극들은 제1 피치를 갖고, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제1 피치보다 큰 제2 피치를 갖는 입력 센싱 모듈.
  15. 삭제
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 보호 부재는 상기 제1 베이스 부분에 대응하는 제1 보호 부분 및 상기 제2 베이스 부분에 대응하는 제2 보호 부분을 포함하는 입력 센싱 모듈.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들은 상기 입력된 손바닥과 정전결합하는 입력 센싱 모듈.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들 각각은 그라핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 도전성 섬유 및 전도성 고분자 중 어느 하나 이상을 포함하는 입력 센싱 모듈.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센싱 전극들 각각은 압전 물질들(piezo-electric materials), 카본 파우더, QTC(Quantum Tunnelling Composite), 실버 나노 파티클, 단결정 또는 다결정 실리콘 및 전기활성 고분자 중 어느 하나를 포함하는 입력 센싱 모듈.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 베이스 부재 및 상기 보호 부재 각각은, 폴리디메틸실록산 필름(PDMS, polydimethylsiloxane), 플라스틱 필름, 자가 복원 필름, 직물, 및 가죽 중 어느 하나를 포함하는 입력 센싱 모듈.
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