KR20000010846A - 시트 프리즘을 이용하는 지문감지 시스템 - Google Patents

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KR20000010846A
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모크 파이
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에트로 피오렐라
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Abstract

지문감지 시스템(200)은 감지면(102)을 갖춘 시트 프리즘(100)과 감지면에 대향되게 위치한 다수의 작은 프리즘을 포함한다. 각각의 작은 프리즘은 입사면과 출사면을 갖추고, 다른 작은 프리즘에 인접하게 된다. 손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어와 감지면에서 입사되는 광의 일부분이 내부 전반사를 통해 반사된다. 반사된 광은 지문의 이미지를 생성하기 위해 다수의 출사면으로부터 방사된다.

Description

시트 프리즘을 이용하는 지문감지 시스템
도 1은 감지면과 입사면 및 출사면의 3개의 기능 면을 갖춘 단일 프리즘을 이용하는 종래의 지문감지 시스템을 나타낸 것으로, 손가락이 프리즘의 감지면상에 위치하게 되고, 내뻗은 광원이 입사면을 위한 조명을 제공한다. 입사면에서의 입사각은 전형적으로 약 90도이고, 감지면에서의 입사각은 약 45도이며, 이는 프리즘의 임계각 보다 더 크다. 감지면에서의 입사광의 일부분이 내부 전반사를 통해 반사되고, 다른 부분은 반사되지 않는다. 여기서, 손가락상의 융기선이 감지면과 접촉하고 있어, 광이 손가락에 의해 전송되거나 흡수되게 된다. 한편, 손가락상에는 홈이 있어, 감지면의 접촉이 이루어지지 않게 됨에 따라, 입사광이 내부 전반사를 통해 감지면으로부터 반사되게 된다. 반사광은 출사면으로부터 방사되고, 지문 이미지를 발생시키도록 렌즈에 의해 촛점이 맞추어지게 되며, 융기가 있는 곳에서는 어두워지고, 홈이나 손가락이 감지면과 접촉되지 않는 곳에서는 밝게 된다. 렌즈는 CCD 카메라와 같은 전자 검출기 어레이상에 지문 광 패턴을 촛점지우게 한다.
단일 프리즘 시스템은 지문의 양호한 이미지를 생성시킨다. 그러나, 이는 다양한 적용에는 가능하지 않게 된다. 예컨대, 시스템이 도어용의 기계적 키를 위치시키기 위한 것이라면 시스템은 도어내에 최적으로 탑재되게 된다. 이러한 적용을 위해, 도어의 나무면내에 고정시키기 위한 시스템은 매우 얇고 평탄해야만 한다. 그러나, 프리즘의 큰 크기로 인해 단일 프리즘 시스템은 상당히 많은 공간을 점유하게 된다.
따라서, 단일 프리즘 시스템과 동일한 정확성을 갖는 반면, 넓은 공간을 점유하지 않는 지문감지 시스템이 필요로 된다.
본 발명은 일반적으로 감지 시스템에 관한 것으로, 특히 지문감지 시스템에 관한 것이다.
도 1은 큰 단일 프리즘을 이용하는 종래의 지문감지 시스템을 나타낸 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 시트 프리즘의 예를 나타낸 도면,
도 3은 하나의 프리즘을 구비한 본 발명의 실시예를 나타낸 도면,
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 일례에 의해 발생된 지문의 이미지를 나타낸 도면,
도 5a 및 도 5b는 물체면이 렌즈의 광축에 수직이 아닌 경우, 물체의 이미지의 왜곡을 나타낸 도면,
도 6은 2개의 시트 프리즘을 구비한 본 발명의 실시예를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 렌즈를 위한 광선도(ray diagram)를 나타낸 도면,
도 8은 도 6에 도시된 실시예의 일례에 의해 발생된 지문의 이미지를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 지문감지 시스템을 위한 평탄한 프로파일 패키지의 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 단일 프리즘 시스템과 동일한 정확성을 갖지만 많은 공간을 점유하지 않으면서 더욱 저렴한 지문감지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 단일의 큰 프리즘에 의존하는 대신 다수의 작은 프리즘이나 매우 작은 프리즘을 구비하는 시트 프리즘을 채용하고 있다. 시트 프리즘은 종래의 단일의 큰 프리즘과는 다른 바, 즉 시트의 폭이 어느 하나의 작은 프리즘의 최대 두께의 10배 이상으로 됨에 따라 매우 평탄하게 된다. 큰 단일 프리즘이 시트 프리즘에 의해 대체됨에 따라 지문감지 시스템의 전체 두께가 상당히 감소된다. 더욱이, 전형적으로 시트 프리즘은 큰 단일 프리즘 보다 더 저렴하기 때문에 시스템의 비용이 절감된다.
1실시예에 있어서, 구조적으로 시트 프리즘은 감지면 및, 감지면과 대향되게 위치한 다수의 작은 프리즘을 포함한다. 각각의 작은 프리즘은 입사면과 출사면을 갖추고, 각각의 작은 프리즘은 다른 작은 프리즘에 인접한다. 기능적으로, 손가락이 감지면상에 위치할 경우, 조광 광의 일부분이 시스템을 비추고, 다수의 입사면을 통해 들어감과 더불어 감지면의 입사가 감지면의 내부 전반사를 통해 반사된다. 반사된 광은 지문 이미지를 생성하기 위해 다수의 출사면으로부터 방사된다.
다른 실시예에 있어서, 지문감지 시스템은 상기한 시트 프리즘과 함께 적층된 제2시트 프리즘을 포함하고, 이러한 작은 프리즘은 제2시트 프리즘의 평탄면과 면한다. 각각의 제2시트의 작은 프리즘은 출사면을 갖춘다. 또한 시스템은 이미지를 형성하기 위해 제2프리즘의 다수의 출사면으로부터 방사된 광을 촛점지우는 렌즈를 포함하고, 그 왜곡이 제2프리즘에 기인하여 감소되게 된다.
제3실시예에 있어서, 하나의 시트 프리즘을 구비하는 지문감지 시스템은 광을 겹쳐지도록 함과 더불어 패키지의 높이를 억제하는 거울을 이용하는 평탄한 프로파일 패키지내에 통합된다. 지문감지 시스템은 약 24mm의 높이와, 61mm의 폭 및, 73mm의 길이인 박스를 점유하게 되고, 이는 상당히 평탄함과 더불어 상업적으로 이용가능한 시스템에 비해 약 10배 정도 작다.
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 9에 있어서 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙인다.
도 2a는 본 발명에 따른 시트 프리즘(100)의 예를 나타낸 것으로, 감지면(102)과, 이 감지면(102)의 반대측상에 위치한 104, 106, 108과 같은 다수의 작은 프리즘을 포함하고, 감지면(102)은 폭(101)을 포함한다.
도 2b는 3개의 작은 프리즘(104,106,108)의 단면도를 나타낸 것으로, 각각의 작은 프리즘은 각각 110, 112와 같은 입사면과 출사면을 각각 포함한다. 각각의 작은 프리즘의 입사면과 출사면은 122와 같은 프리즘 각을 결정한다. 각각의 작은 프리즘은 최대 두께를 갖추는 바, 이는 작은 프리즘(104)의 정점(124)과 베이스(126) 사이의 거리(120)와 같은 작은 프리즘의 정점과 베이스 사이의 거리로 정의 된다. 1실시예에 있어서, 디멘죤과 관련하여 감지면의 폭은 시트 프리즘(100)에서의 어느 작은 프리즘의 최대 두께의 10배 이상이다. 프리즘각은 약 80 내지 100도 사이와 같은 넓은 범위를 커버할 수 있고, 각 입사면의 디멘죤은 실질적으로 각 출사면의 디멘죤과 동일하다.
여기서, 작은 프리즘은 서로 인접한다. 본 발명에 있어서, 여분의 프리즘이 그 사이에 존재하지 않으면 2개의 작은 프리즘이 서로 인접하는 것으로 고려된다. 갭(118)과 같이 2개의 작은 프리즘 사에에는 갭이 있을 수 있는 바, 그러나 갭(118)의 폭은 폭(128) 보다 상당히 작게 되는 것과 같이 갭의 폭은 갭에 대한 다음의 작은 프리즘의 폭의 적어도 1/2 보다 더 작다.
1실시예에 있어서, 입사면의 방위는 서로 유사하고, 출사면의 방위도 서로 유사하다. 유사하다는 것은 출사면에 대해 Y축으로부터 45도의 20도내, 그리고 입사면에 대해 Y축으로부터 -45도의 20도내로서 정의된다. 다른 실시예에 있어서, 모든 작은 프리즘의 입사면의 방위는 실질적으로 동일하고, 출사면의 방위도 실질적으로 동일한 바, 실질적으로 동일하다는 것은 하나가 Y축으로부터 42도로 되고, 다른 하나가 40도로 되는 것과 같이 5도 보다 작은 것에 의해 달리되어지는 것으로 정의된다. 또 다른 실시예에 있어서, 입사면의 적어도 하나의 방위는 다른 것과 달리되도록 의도적으로 만들어지고, 적어도 하나의 출사면에서의 방위도 다른 것과 달리되도록 의도적으로 만들어진다. 면의 방위에서의 소정의 다른 차이점은 지문 이미지의 왜곡을 야기시키고, 왜곡은 차이의 크기에 의존하게 된다.
베이스와, 작은 프리즘은 동일 재료의 판으로 통합되고, 이는 두께(105)를 갖추며, 작은 프리즘을 위한 기계적 지지를 제공함을 주목해야한다. 다른 실시예에 있어서 판을 구비한 작은 프리즘은 시트 프리즘에 대해 부가적인 기계적 강도를 제공하기 위해 유리기판이나 다른 형태의 투명기판상에서 비추어지게 되는 바, 본 실시예에 있어서 "판"은 유리기판을 포함하고, 조사면과 대향하는 유리기판의 면은 감지면으로 된다.
시트 프리즘의 1실시예는 프라스틱 몰딩에 의해 제조된다. 플라스틱장치를 몰딩하는 비용은 플라스틱장치를 냉각시키는데 필요한 시간의 함수이다. 큰 프리즘이 플라스틱 몰딩에 의해 만들어짐에도 불구하고, 큰 크기는 몰딩을 냉각시키는데 요구되는 시간의 양을 증가시킨다. 따라서, 큰 몰딩 프리즘은 시트 프리즘을 몰딩하는 것 보다 더욱 더 고가로 된다.
도 3은 시트 프리즘(100)을 구비한 본 발명의 제1실시예(200)를 나타낸 것이다. 손가락이 감지면(102)상에 위치하게 되는데, 이는 X축에 평행하게 된다. 연장된 광원(202)은 시트 프리즘(100)을 위한 조명 광을 제공한다. 조명 광과 Y축 사이의 각도인 조명각(208)은 시트 프리즘(100)의 재료의 임계각 보다 더 큼과 더불어 90도 보다 더 작은 입사각을 갖는 감지면(102)에 도달하는 광이다. 이는 손가락의 융기가 없는 위치의 감지면(102)에서 입사각이 내부 전반사되어지는 것을 확실히 한다. 따라서, 조명 광의 일부분이 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면(102)에서의 입사가 내부 전반사를 통해 반사되어진다. 반사된 광은 지문 이미지를 생성하기 위해 다수의 출사면으로부터 방사된다. 시트 프리즘은 광을 감쇄시키기는 하지만, 시트 프리즘이 더욱 더 얇기 때문에 큰 단일 프리즘 보다 손실이 더 작다.
1실시예에 있어서, 실질적으로 전체 감지면은 조명 광에 의해 조사된다. 본 발명에 있어서, "실질적으로 전체 감지면"이라는 것은 적어도 감지면의 50%를 의미한다. 다른 실시예에 있어서, 입사각은 감지면(102)에서 약 45도이고, 입사면의 방위는 Y축으로부터 약 -45도이다. 따라서, 입사면상의 조명 광의 입사각은 약 90도이다.
내부 전반사된 광의 실질적 양은 지문 이미지를 생성하기 위해 다수의 출사면으로부터 방사된다. 방사된 광은 검출기 어레이(206)상에 렌즈(204)에 의해 촛점이 맞추어진다.
전형적으로, 손가락의 크기와 감지면의 크기는 검출기 어레이의 크기 보다 더 크다. 이는 더 작은 어레이가 더 저렴하기 때문이다. 따라서, 렌즈(204) 또한 렌즈(204)로부터 검출기(206)까지의 거리인 이미지 거리보다 더 크게 되는 감지면(102)으로부터 렌즈(204)까지의 거리인 물체 거리를 갖춤으로써 축소의 기능을 하게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 일례에 의해 발생된 지문의 이미지를 나타낸 도면이다.
1실시예에 있어서, 45도와 같은 임계각 보다 더 큰 반사각에서 감지면으로부터 반사된 방사광에 따라 렌즈의 면에 대해 평행한 감지면을 갖춘 오프 더 쉘프(off-the-shelf) 렌즈를 이용하는 이미징은 과도한 광행차를 초래한다. 광행차를 감소시키기 위해, 도 5a에 도시된 바와 같이 렌즈가 경사지게 됨에 따라 감지면과 이미지 면이 렌즈의 면에서 서로 교차되게 되는데, 이러한 조건은 샤임프프러그(Scheimpflug) 조건으로 알려져 있다. 샤임프프러그 조건에 대한 상세한 논의는 1990년 맥그로우 힐(McGraw-Hill)에서 발간하고, 저자가 워렌 제이. 스미스(Warren J. Smith)인 현대 광학 엔지니어링(Modern Optical Engineering) 2판에서 찾을 수 있다.
이러한 예에 있어서, 물체면(250)이 감지면(102)인 바, 그리고 이미지 면은 검출기 어레이(206)의 면에서의 면이다. 이러한 이미징 조건하에서, 이미지는 근소하게 왜곡된다. 이는 다음의 몇 가지 이유에 기인한다. 첫째로, 물체면(250)이 비스듬함에 따라 물체의 통상적인 광경 보다는 투사된 광경이 이미지화된다. 결과적으로, 이미지가 압축된다. 둘째로, 물체면(250)의 일단이 타단 보다 렌즈(204)에 더 가깝게 된다. 결과적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 정방형의 이상적인 이미지(256)가 사다리꼴의 형상을 갖출 수 있게 된다.
도 6은 지문 이미지에서 상기한 왜곡을 상당히 감소시킬 수 있는 본 발명의 제2실시예(300)를 나타낸 것이다. 기본적인 아이디어는 방사된 광을 구부림으로써 렌즈의 광축이 감지면(102)에 대해 실질적으로 수직이고, 광행차가 낮게 유지되는 것이다. 이러한 실시예는 상기한 제1시트 프리즘(100)과 함께 적층된 제2시트 프리즘(302)을 이용한다. 제2시트 프리즘(302)은 제1시트 프리즘(100)과 유사하다. 또한, 이는 평탄면(304)과, 이 평탄면(304)과 대향되게 위치한 다수의 작은 프리즘을 갖추고, 제1시트 프리즘(100)의 작은 프리즘과 면한다.
제2시트 프리즘(302)은 제1시트 프리즘(100)과 완전히 동일하게 되지는 않는 다. 여기서, 제2시트 프리즘(302)과 관련하여, 각각의 작은 프리즘은 입사면과 출사면을 갖춘다. 입사면의 방위는 조명 광(306)이 제2시트 프리즘(302) 재료의 임계각 보다 더 작은 입사각에서 평탄면(304)상에 입사되는 것이다. 또한, 방사는 감지면(102)에서 내부 전반사를 확보하기 위해 적절한 각으로 시트 프리즘(100)을 조사하는 시트 프리즘(302)으로부터 야기된다. 이러한 제한에 따라 제2프리즘(302)으로부터의 조명 광의 실질적인 양은 전체 감지면(102)을 실질적으로 조사하도록 제1프리즘(100)으로 전파된다. 여기서, "전체 감지면을 실질적으로 조사한다"라는 것은 감지면의 적어도 50%가 조사됨을 의미한다. 또한, 내부적으로 전반사된 광의 실질적인 부분은 제1프리즘(100)으로부터 제2프리즘(302)으로 방사되고, 이어 지문의 이미지를 생성하기 위해 제2시트 프리즘(302)의 다수의 출사면으로부터 방사된다.
제2시트 프리즘(302)에 대한 1실시예에 있어서, 평탄면(304)이 X축에 대해 평행하게 된다. 제2시트 프리즘(302)의 입사면의 방위는 서로 유사하고, 출사면의 방위도 서로 유사하다. 다른 실시예에 있어서 프리즘각은 약 80 내지 100도와 같은 넓은 범위를 커버하고, 각 입사면의 디멘죤은 각 출사면의 디멘죤과 실질적으로 동일하다. 양 프리즘 시트에 대한 프리즘각이 90도이고, 입사면과 출사면이 실질적으로 동일한 디멘죤이라면, 조명 광의 방위는 Y축으로부터 약 16 내지 29도까지의 범위를 커버한다.
렌즈를 향해 방사된 광과 도 6에 따라 도 3의 조명 광을 비교하면, 제2시트에서의 작은 프리즘은 Y축을 향해 도 6에서의 방사를 상당히 "만곡"시키고 있음을 알 수 있다. 렌즈(204)에 대한 평균 오프-더-쉘프 렌즈에 따르면, 방사된 광의 출사각(308)은 Y축으로부터의 20도 보다 더욱 더 크지 않는 한, 광축이 감지면(102)에 대해 수직임에도 불구하고, 광행차는 받아들여질 수 있음을 실험적으로 찾았다.
도 7은 도 6에서의 렌즈의 광선도를 나타낸 것이다. 물체면[250; 또는 감지면(102)]은 렌즈(204)의 광축과 수직이고, 이미지면(252)에 평행함을 주목해야 한다. 이러한 구성은 상기한 왜곡을 실질적으로 감소시킨다.
도 8은 도 6에 도시된 실시예의 일례에 의해 발생된 지문의 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 평탄 프로파일 패키지에 본 발명의 제1실시예를 통합한 제3실시예(400)를 나타낸 것이다. 제3실시예에 있어서, 입사면의 디멘죤이 출사면의 디멘죤과 실질적으로 동일함에 따라 각각의 작은 프리즘에 대해 프리즘각은 약 70도 내지 110도 사이이고, 감지면은 X축을 따르게 된다. 예로서, 프리즘각이 90도이면, 조명 광의 방위는 Y축으로부터 약 40 내지 57도이다.
검출기 어레이는 시트 프리즘 보다 더 작다. 렌즈(204)는 다수의 출사면으로부터 검출기 어레이(206)로 방사된 광을 촛점지우고, 검출기 어레이(206)에 의해 획득되어지도록 이미지를 축소시킨다.
시스템(400)은 최대 길이(416)와, 최대 폭(414) 및 최대 높이(418) 및, 2개의 종단면(410,412)을 갖춘다. 또한, 시스템은 시스템(400)의 최대 길이와 최대 폭간의 비를 바꾸기 위해 출사면으로부터 방사된 광을 겹치도록 거울을 구비한다.
광학시스템에서 2개의 종단 거울(404,406)은 방사된 광을 겹치게 한다. 2개의 거울은 시스템(400)의 제1단(41)에 근접되게 위치한다. 1실시예에 있어서, 각 거울은 시스템의 하나의 구성에 존재한다. 양 거울에 대해, 각 거울의 면과 시스템(400)의 바닥면간의 각으로서 정의되는 경사각(420)은 검출기 어레이를 역으로 향해 방사된 광을 겹치게 하는 것을 실험적으로 찾을 수 있다. 시트 프리즘(100)과 검출기 어레이(206)는 시스템(400)의 제2단(412)에 근접되게 위치한다. 시트 프리즘(100)으로부터 방사된 광은 대개 시스템의 제2단(412)으로부터 시스템의 제1단(410)까지 전파된다. 광은 거울(404)상에 입사되도록 유도되고, 이는 다른 거울(406)에 대해 반사되며, 더욱이 검출기 어레이(206)에 의해 받아들여지도록 시스템(400)의 제2단(412)으로 되돌려 반사된다.
폴딩 공정은 시스템(400)의 일측면의 비를 변화시킨다. 폴딩공정에 따르면, 시스템(400)의 길이는 약 1/2로 감소될 수 있게 된다. 원하는 축소비를 달성하기 위해 시트 프리즘(100)과 렌즈(204) 사이(물체 거리) 및, 렌즈(204)와 검출기 어레이(206) 사이(이미지 거리)에는 소정 거리가 존재해야만 한다. 폴딩 공정은 시스템(400)의 길이를 감소시키지만, 물체와 이미지 거리는 유지하게 된다.
1실시예에 있어서 시스템(400)은 또한 평탄하게 되고, 이는 시스템(400)의 최대 높이를 감소시킨다. 적절한 축소율을 확실히 하기 위해 방사된 광(422)은 렌즈(204)에 도달하기 전에 소정 거리를 전파해야 함을 주목해야한다. 거리 요구를 달성하기 위한 하나의 방법으로서는 도 9에 나타낸 바와 같이 방사된 광(422)을 경로를 따라 계속적으로 전파하는 것을 허용하는 것이지만, 더욱 더 긴 거리에 대해 받아들여지도록 광을 되돌려 겹친다. 이는 상당히 얇게 되어지는 시스템을 요구한다. 다른 방법은 광학 시스템에서 각각 상부 및 바닥 거울(408,402)을 포함하는 것이다. 상부 및 바닥 거울은 얇은 패키지 요구 없이 연장된 경로 길이를 발생시킨다. 이러한 거울에 따르면, 패키지가 상당히 평탄해진다.
운영예
본 발명은 다음의 예를 고려하는 것에 의해 더욱 명확해지게 된다.
도 3에 도시된 실시예의 운영예에 대해, 시트 프리즘은 30×20mm의 폭과 길이를 구비함과 더불어 약 60개의 작은 프리즘을 갖추고서 3M의 90/50BEF (Brightness Enhancement Film)‰로 만들어진다. 각 작은 프리즘에 대해, 프리즘각은 90도이고, 그 입사면은 그 출사면과 거의 동일하다. 실질적으로 이상적인 작은 프리즘의 최대 두께는 25마이크로미터이다. BEF의 판의 두께는 0.23mm이고, 이는 1mm 두께인 유리기판상에서 박판화된다. BEF의 굴절율은 약 1.58이고, 유리기판이 굴절율은 약 1.50이다. 감지면은 X축에 평행한다.
9개의 큰 영역 발광다이오드는 Y축으로부터 45도로 되는 조사각에 따라 조사 광을 제공한다. 또한, 출사각은 Y축의 다른 측으로부터 45도이다. 31mm 초점 거리 비구면 렌즈가 초점 및 약 5배의 축소를 위한 렌즈로서 이용된다. 검출기 어레이는 와텍(Watec) 640×480 픽셀 CCD 카메라이고, 어레이는 12V DC 전원에 의해 전력을 공급받으며, 어레이의 출력은 표준 NTSC 비디오 신호이다. 도 4는 이러한 시스템에 의해 얻어진 지문을 나타내고 있다.
도 6에 도시된 실시예에 대해, 운영예는 2개의 3M 시트 프리즘을 포함한다. 이들은 크기와 형상이 동일함과 더불어 그들의 엣지에서 함께 접착된다. 조사각(208)은 Y축으로부터 19도이다. 광은 Y축으로부터 약 45도의 각에서 제2시트 프리즘의 평탄면으로 나오고, Y축으로부터 다시 45도로 되도록 제1시트 프리즘에 대한 조사각을 이끌어 낸다. 제2시트 프리즘으로부터의 출사각(308)은 Y축으로부터 약 19도이다. 도 8은 이러한 시스템에 의해 얻어진 지문을 나타낸 것이다.
도 9에 도시된 실시예를 위한 운영예는 약간 변형된 도 3에 도시된 실시예를 위한 운영예를 포함한다. 이러한 운영예는 30mm×20mm의 감지면과, 18mm 초점 거리를 구비하는 비구면 렌즈, 3.6mm×4.8mm의 검출영역을 구비하는 CCD 카메라, 약 22mm로 되는 감지면과 바닥 거울 사이의 최소 거리 및, 실시예의 두께를 감소시키도록 실험적으로 조정된 시스템의 제1단에서의 2개의 종단 거울을 포함하는 한편, 방사된 광을 검출기 어레이로 되돌려 겹치게 한다. 지문감지 시스템은 24mm의 높이와 61mm의 폭 및 73mm의 길이의 박스를 점유하여 만들어지는 반면, 상업적으로 이용가능한 지문감지 시스템은 전형적으로 15배 이상 더 큰 약 75mm의 높이와 125mm의 폭 및 175mm 길이의 치수이다.
결론
다른 작은 프리즘이 본 발명을 위해 이용될 수 있다. 예컨대, 감지면이 각각의 작은 프리즘에 대해 X축에 평행함에 따라 각 입사면의 방위는 Y축으로부터 약 -45도±20도 내로 될 수 있고, 각 출사면의 방위는 Y축으로부터 약 45도±20도 내로 될 수 있다. 각 입사면의 디멘죤은 각 출사면의 디멘죤과 실질적으로 동일하게 되지 않는다. 도 3에 도시된 실시예에 대해, 조사각(208)은 Y축으로부터 약 45±20로 될 수 있고, 도 6에 도시된 실시예에 대해 조사각은 Y축으로부터 약 19±10도로 될 수 있다. 지문 이미지는 상기 다른 값에 의해 발생될 수 있다. 그러나, 어떠한 값은 이미지에 더욱 왜곡을 야기시키고, 어떠한 값은 이미지에서 지문의 손실 부분을 이끌어내는 암영을 야기시킨다. 다른 값을 선택하는 것은 본 발명을 이용하는 목적에 따르게 된다.
본 발명은 전체 감지면을 실질적으로 조사하는 조사 광을 개시한다. 전형적으로, 감지면은 손가락의 크기 보다 더욱 더 크지 않게 된다. 그러나, 본 발명은 그 감지영역 보다 더 크게 되는 시트 프리즘의 평탄면에 적용가능하다. 1실시예에 있어서, 평탄면상의 소정 영역은 감지면으로 되도록 확인되고, 이미지화된 손가락은 그 영역에 위치하게 된다. 여기서, 조사 광은 실질적으로 전체 감지면을 조사하게 된다.
다른 실시예에 있어서, 제3실시예가 본 발명의 제2실시예와 통합되지만, 다른 위치에서 거울을 구비하게 된다.
평탄한 프로파일 지문감지 시스템의 사용에 있어 인간 환경공학, 미적으로 만족스러우면서 편리하다. 사실상 많은 적용이 평탄함과 더불어 콤팩트한 패키지를 요구한다. 예컨대, 본 발명의 제1, 제2 또는 제3실시예와 같이 적용하는 평탄한 프로파일 콤팩트 지문감지 시스템은 신분을 확인하기 위한 인증장치나, 신분을 분석하기 위한 신분증명장치에 이용할 수 있다. 또, 장치는 기계적 키를 대체하기 위해 도어를 위한 잠금을 제어할 수 있다. 또, 장치는 컴퓨터에 대한 접근을 허용하거나, 네트워크에 대해 컴퓨터를 통해 사람의 신분에 대한 정보를 전송하도록 컴퓨터에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 장치는 개인통신 시스템에 대한 억세스를 허용하거나, 개인통신 시스템을 통해 개인의 신분에 대한 정보를 전송하도록 전화기, 페이저, 셀룰러 폰, 팩스머신과 같은 개인 통신시스템에 위치할 수 있다. 또, 장치는 안전성의 이유로 인해 개인 장비에 대한 억세스를 제어하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 장치는 체인 톱에 통합될 수 있게 됨으로써 체인 톱에 미리 저장된 지문과 매칭되는 지문을 갖춘 사람만이 장치를 작동시킬 수 있게 된다. 장치는 오직 특정 사람만이 성인 채널에 접근 할 수 있도록 텔레비전이나 텔레비전의 하나 이상의 채널에 대한 접근을 제어하는데 이용될 수 있다. 또한, 장치는 이용자의 신분을 증명하기 위해 자동 음성발생 기계에 위치할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1, 제2 또는 제3실시예를 적용하는 평탄한 프로파일 콤팩트 지문감지 시스템은 기록장치에 이용될 수 있다. 도서관에서 책을 검색하거나 비디오 대여점에서 CD를 대여할 때마다 장치는 이용자의 신분을 기록할 수 있다. 이러한 분야에서 본 발명을 실행하도록 전화기나 체인 톱과 같이 다른 기술 분야에서도 명백하게 된다. 따라서, 본 발명은 관련되는 실행 처리를 더 이상 논의하지 않는다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 지문감지 시스템은 소정의 상업적으로 이용가능한 시스템에 비해 더 작고 더 저렴함을 알 수 있게 된다. 한편, 본 발명은 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (27)

  1. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 작은 프리즘의 모든 입사면이 동일한 방위를 갖추고, 작은 프리즘의 모든 출사면이 동일한 방위를 갖추도록 된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 입사면의 방위가 다른 것과 달리 만들어지고, 적어도 하나의 출사면의 방위가 다른 것과 달리 만들어짐에 따라 의도적으로 지문의 이미지를 왜곡시키도록 된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 입사면의 방위가 실질적으로 동일하고, 출사면의 방위가 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 시트 프리즘을 위한 기계적 지지를 향상시키기 위해 투명 기판을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 작은 프리즘에 대해 입사면과 출사면에 의해 정해지는 각이 실질적으로 80 내지 100도 사이이고, 입사면이 출사면과 거의 동일한 디멘죤인 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 입사면과 출사면에 의해 정해진 각이 실질적으로 90도인 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 실질적으로 전체 감지면이 조사 광에 의해 조사되어지는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 내부 전반사 광의 실질적인 양이 지문의 이미지를 생성하도록 다수의 출사면으로부터 방사되는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 검출기 어레이와;
    이미지를 형성하기 위해 다수의 출사면으로부터 검출기 어레이로 방사된 광을 촛점지우기 위한 렌즈를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 시트 프리즘과 함께 적층된 제2시트 프리즘을 더 구비하여 구성되고, 제2시트 프리즘이 평탄면과, 이 평탄면에 대향되게 위치한 다수의 작은 프리즘을 갖추면서 상기 시트 프리즘의 다수의 작은 프리즘과 면하는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 제2시트의 각각의 작은 프리즘이 출사면을 갖추고;
    시스템은, 왜곡이 제2시트 프리즘에 기인하여 감소되고, 이미지를 형성하도록 제2시트의 다수의 출사면으로부터 방사된 광을 초점지우기 위한 렌즈를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 렌즈의 광축이 실질적으로 감지면에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 감지시스템이 최대 길이와, 최대 폭 및, 최대 높이를 가로질러 연장되고;
    시스템이, 적어도 시트 프리즘 보다 더 작은 폭의 검출기 어레이와;
    출사면으로부터 검출기 어레이로 방사된 광을 초점지우고, 검출기 어레이에 의해 획득어진 이미지를 축소시키기 위한 렌즈 및;
    감지시스템의 최대 길이와 최대 폭 사이의 비를 변화시키기 위해 방사된 광을 겹쳐지게 하기 위한 거울을 구비한 광학 시스템을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 각각의 작은 프리즘에 대해, 입사면과 출사면에 의해 정해진 각이 실질적으로 85 내지 95도 사이이고;
    입사면이 출사면과 거의 동일한 디멘죤인 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 감지시스템이 시트 프리즘과 제1종단에 근접하게 위한 검출기 어레이를 구비하는 제1 및 제2종단을 갖추고;
    광학 시스템이 시트 프리즘으로부터 방사된 광을 받아들이고, 제1종단면에 근접하는 검출기 어레이를 되돌려 반사시키는 것에 의해 방사된 광을 겹쳐지도록 하기 위해 감지 시스템의 제2종단면에 근접하게 위치하는 2개의 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 감지시스템이 상부 표면상에 시트 프리즘을 구비하는 상부 및 바닥면을 포함하고;
    광학시스템이 시스템의 최대 높이를 감소시키기 위해 방사된 광을 반사시키도록 상부 및 바닥면 양쪽상에 거울을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문감지 시스템.
  18. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 인증장치.
  19. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 자물쇠.
  20. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문 감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 대한 접근을 제어하기 위한 컴퓨터.
  21. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문과 관련된 정보가 네트워크에 전송되어질 수 있는 컴퓨터.
  22. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 개인 통신 시스템에 대한 접근을 허용하기 위한 개인 통신 시스템.
  23. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 지문과 관련된 정보가 개인 통신 시스템을 통해 전송되어질 수 있도록 하는 개인 통신 시스템.
  24. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 개인용 장비에 대한 접근을 제어하기 위한 개인용 장비.
  25. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 텔레비전에 대한 제어를 허용하기 위한 텔레비전.
  26. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이용자의 신분을 증명하기 위한 자동 음성발생 머신.
  27. 감지면과,
    감지면에 대향되게 위치한 다수의 융기된 작은 프리즘 및,
    입사면과 출사면을 갖춘 각각의 작은 프리즘을 갖추고,
    각각의 작은 프리즘이 다른 작은 프리즘에 인접하며,
    시트의 폭이 작은 프리즘중 어느 하나의 최대 두께의 10배 이상으로 되는 시트 프리즘을 구비하여 구성되고;
    손가락이 감지면상에 위치할 때, 다수의 입사면으로 들어감과 더불어 감지면에서 입사되는 시스템을 조사하는 조사 광의 일부분이 지문의 이미지를 생성시키기 위해 내부 전반사를 통해 반사됨과 더불어 다수의 출사면으로부터 방사되는 지문감지 시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이용자의 신분을 기록하기 위한 기록장치.
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