KR200340278Y1 - The Optical Fingerprint Image Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 고안은 광학식 지문영상장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 품질평가용 표준프리즘을 이용한 광학식 지문영상장치에 관한 것으로, 프리즘의 지문접촉면에 생체지문, 고무, 및 실리콘 등의 연성재료를 직접 접촉시켜 나타난 영상을 바탕으로 작업자의 감각에 의존하여 지문영상장치의 품질을 평가하는 것이 아니라, 품질평가용 표준프리즘을 이용하여 지문영상장치의 품질을 수치적, 객관적으로 평가함으로써 품질평가의 신뢰성과 제품들 간 품질의 통일성 및 일체성을 확보할 수 있게 된다. 이는 결과적으로, 지문인식장치의 인식률이 제품간에 고르게 되는 효과를 낳게 되고, 부품별로 품질을 평가하지 않고 전체 조립 후에 품질을 평가하고 최종 조립 전에 이를 확인할 수 있기 때문에 측정오차감소, 재작업 용이, 공정 단순화, 및 고수율 등의 생산 단계에서의 긍정적 효과를 달성할 수 있게 된다. 이를 위해, 본 고안은, 품질 평가용 표준프리즘, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서에 결상시키는 결상 렌즈, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 상기 결상 렌즈에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 표준프리즘, 결상 렌즈, 및 이미지 센서와 같은 내부 구성요소를 보호하는 보호 케이스, 상기 이미지 센서와 연결되어 이미지 센서로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 컴퓨터, 및 상기 영상신호를 시각적으로 나타내는 디스플레이를 포함하되, 상기 품질 평가용 표준프리즘은 일반프리즘의 지문 접촉면에 해당하는 면 위에 형성된 금속격자와 상기 금속격자 및 프리즘 상에 도포되어 입사광을 산란시키는 광산란재료를 포함하며 상기 보호 케이스로부터 탈착/부착이 가능한 것을 특징으로 하는 광학식 지문영상장치를 제공한다.The present invention relates to an optical fingerprint imaging device, and more particularly, to an optical fingerprint imaging device using a standard prism for quality evaluation, wherein a flexible material such as bio fingerprint, rubber, and silicon is directly contacted with a fingerprint contact surface of a prism. Rather than evaluating the quality of the fingerprint imaging device based on the operator's senses based on the images displayed, the quality and reliability of the quality evaluation are evaluated by numerically and objectively evaluating the quality of the fingerprint imaging device using a standard prism for quality evaluation. It will be possible to ensure the unity and integrity of the quality between them. As a result, the recognition rate of the fingerprint reader is evenly distributed between the products, and the measurement error can be reduced, reworking is easy, and the process can be checked since the quality can be evaluated after the whole assembly and the final assembly can be checked without the quality of each part. Positive effects at the production stage, such as simplification and high yield, can be achieved. To this end, the present invention is a standard prism for quality evaluation, an imaging lens for inducing light totally reflected or scattered on the upper inclined surface of the standard prism to form an image sensor, the total image is reflected or scattered on the upper inclined surface of the standard prism An image sensor that converts light induced by a lens into an electrical signal, a protective case that protects internal components such as the standard prism, an imaging lens, and an image sensor, and an electrical signal obtained from the image sensor in connection with the image sensor. And a computer for converting the signal into a signal, and a display visually representing the image signal, wherein the standard prism for quality evaluation is applied on a metal grid formed on a surface corresponding to a fingerprint contact surface of a general prism, and the metal grid and the prism to receive incident light. And a light scattering material for scattering the It provides an optical fingerprint imaging device, characterized in that detachable / attachable from the call case.
Description
본 고안은 광학식 지문영상장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 품질평가용 표준프리즘을 채용한 광학식 지문영상장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fingerprint imaging apparatus, and more particularly, to an optical fingerprint imaging apparatus employing a standard prism for quality evaluation.
종래 생체인식기술 중 지문인식기술을 이용한 응용예로서 지문인식장치를 들 수 있다. 통상의 지문인식장치는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식표면을 구비하고 있으며, 사용자의 지문을 지문인식표면에 대고 스캐닝하면, 내장된 지문인식기에 의하여 입력된 지문과 미리 저장된 지문을 비교하여, 비교결과가 일치하면 도어의 잠금상태를 해제하거나 신원확인(또는 증명)을 통과하는 것과 같이 구동하게 된다. 이러한 지문인식장치에 있어서는, 지문을 정밀하고 선명하게 인식하는 것이 매우 중요한 핵심 사항이기 때문에, 지문인식장치를 최종 제품으로서 내놓기 이전에 지문인식장치의 인식률, 인식 정밀도(해상도, 선명도 등), 및 구성부품의 품질 등을 평가하여 보다 우수한 품질(정밀도)의 제품을 선별하는 과정이 필수적이다. 이를 위해, 종래에는, 지문인식장치를 구성하는 각 광학부품들, 이를 테면, 프리즘, 결상렌즈, 이미지 센서 등의 품질을 개별평가한 후 조립된 최종 제품(지문인식장치)의 프리즘 상에 생체지문, 고무, 및 실리콘 등의 연성물체를 접촉시키고 화면에 나타나는 지문 또는 연성물체의 형상을 작업자의 감각에 의존하여 평가하는 방식으로 지문인식장치의 품질을 평가하여 왔다.A fingerprint recognition device may be cited as an application example using a fingerprint recognition technology among conventional biometric technology. A typical fingerprint recognition device has a fingerprint recognition surface that recognizes a user's fingerprint. When the user's fingerprint is scanned on the fingerprint recognition surface, the fingerprint inputted by the built-in fingerprint reader is compared with the pre-stored fingerprint. If the results match, the door will be unlocked or driven through identification (or proof). In such a fingerprint recognition device, it is very important to recognize the fingerprint accurately and clearly, and therefore, the recognition rate, the accuracy (resolution, sharpness, etc.), and the configuration of the fingerprint recognition device before the fingerprint recognition device is released as a final product. It is essential to select products of better quality (precision) by evaluating the quality of parts. To this end, conventionally, the bioprints on the prism of the final product (fingerprint recognition device) assembled after individually evaluating the quality of each optical component constituting the fingerprint recognition device, such as a prism, an imaging lens, an image sensor, and the like. The quality of the fingerprint recognition device has been evaluated by contacting soft objects, such as rubber, rubber, and silicone, and evaluating the shape of the fingerprint or soft object on the screen depending on the operator's sense.
도6은 이와 같은 종래의 광학식 지문영상장치(600)를 개략적으로 도시하고 있다.6 schematically illustrates such a conventional optical fingerprint imaging apparatus 600.
종래의 광학식 지문영상장치(600)는 일반프리즘(205), 결상렌즈(103), 이미지 센서(105), 보호 케이스(107), 컴퓨터(109), 및 디스플레이(111) 등으로 구성된다. 일반프리즘(205)은 그 상측에 손가락을 접촉시키는 접촉 표면을 갖고 발광 다이오드(LED) 등의 광원으로부터의 입사광을 프리즘의 상측 경사면(접촉표면)에서 전반사하거나 산란시켜 결상렌즈(103)로 유도하고, 결상렌즈(103)는 일반프리즘(205)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서(105)에 결상시키는 역할을 하며, 이미지 센서(105)는 일반프리즘(205)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 결상 렌즈(103)에 의해 유도되어 들어온 광을 전기적 신호로 변환하는 작용을 하며 통상 CMOS 이미지 센서 또는 전하결합소자(CCD, charge coupled device)를 이용할 수 있다. 보호 케이스(107)는 일반프리즘(205), 결상 렌즈(103), 및 이미지 센서(105)와 같은 내부 구성요소를 보호하는 역할을 하며, 컴퓨터(109)는 이미지 센서(105)와 연결되어 이미지 센서(105)로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 작용을 한다. 그리고, 디스플레이(111)는 그 영상신호를 사람의 눈으로 식별할 수 있도록 이를 시각적으로 화면에 표시한다.Conventional optical fingerprint imaging apparatus 600 is composed of a general prism 205, an imaging lens 103, an image sensor 105, a protective case 107, a computer 109, a display 111 and the like. The general prism 205 has a contact surface for contacting a finger on the upper side thereof, and totally reflects or scatters incident light from a light source such as a light emitting diode (LED) on the upper inclined surface (contact surface) of the prism to guide the imaging lens 103. The imaging lens 103 induces light totally reflected or scattered at an image inclined surface of the general prism 205 to form an image on the image sensor 105, and the image sensor 105 is an image inclined surface of the general prism 205. After the total reflection or scattering in the light is guided by the imaging lens 103 to convert the light into an electrical signal, a CMOS image sensor or a charge coupled device (CCD) can be used. The protective case 107 serves to protect internal components such as the general prism 205, the imaging lens 103, and the image sensor 105, and the computer 109 is connected to the image sensor 105 to image It serves to convert the electrical signal obtained from the sensor 105 into an image signal. The display 111 visually displays the video signal on a screen so that the human eye can identify the video signal.
도7은 종래 지문영상장치(600)의 품질평가방법을 나타내는 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating a quality evaluation method of a conventional fingerprint imaging apparatus 600.
도7을 참조하여 종래 지문영상장치(600)의 품질을 평가하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 우선, 결상렌즈(103)와 이미지 센서(105)의 개별적 품질을 먼저 평가하고(도7(a)), 일반프리즘(205), 일반프리즘(205)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서(105)에 결상시키는 결상 렌즈(103), 일반프리즘(205)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 결상 렌즈(103)에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(105), 일반프리즘, 결상 렌즈, 및 이미지 센서와 같은 내부 구성요소를 보호하는 보호 케이스(107), 이미지 센서(105)와 연결되어 이미지 센서(105)로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 컴퓨터(109), 및 영상신호를 시각적으로 나타내는 디스플레이(111) 등의 구성요소를 조립하여 광학식 지문영상장치를 형성한 후(도7(b)), 프리즘 상측 표면에 실제 생체지문이나 기타 고무, 실리콘과 같은 연성 물체를 접촉시켜 디스플레이(111)에 나타난 영상의 해상도, 선명도 등을 어림 측정함으로써 광학식 지문영상장치(600)의 품질을 평가한다(도7(c)).Referring to FIG. 7, a method for evaluating the quality of the conventional fingerprint imaging apparatus 600 will be described in detail. First, the individual quality of the imaging lens 103 and the image sensor 105 is first evaluated (FIG. 7 (a)). , An imaging lens 103 for inducing light totally reflected or scattered on the upper inclined surface of the general prism 205 and the general prism 205 to form an image on the image sensor 105, or totally reflected or scattered on the upper inclined surface of the general prism 205. And a protective case 107 for protecting internal components such as an image sensor 105, a general prism, an imaging lens, and an image sensor, which converts light induced by the imaging lens 103 into an electrical signal. And an optical fingerprint imaging apparatus formed by assembling components such as a computer 109 which is connected to the 105 and converts an electrical signal obtained from the image sensor 105 into an image signal, and a display 111 that visually represents the image signal. after 7 (b), an optical fingerprint imaging apparatus 600 is obtained by approximating the resolution, sharpness, etc. of an image displayed on the display 111 by contacting a soft object such as a real bio fingerprint or other rubber or silicon with the upper surface of the prism. Evaluate the quality of (Fig. 7 (c)).
이러한 지문영상장치(600)가 생체지문을 정확하게 인식하고 이를 기존에 저장된 데이터와 비교하여 올바른 동작을 하게 하기 위해서는, 지문영상장치(600)를 구성하는 각 구성부품이 양호한 품질을 갖고 있어야 함은 물론, 각 구성부품간의 조립이 오차를 유발하지 않고 제품 간에 품질 차이를 발생시키지 않도록 하여 일정한 품질이 우수하게 유지되게 하는 것이 매우 중요하다. 종래에는 지문영상장치의 품질을 평가하기 위해, 최종 조립 후 프리즘 표면에 실제 생체 지문이나 기타 연성 물체를 접촉시켜 지문영상장치의 품질을 평가하여 왔다. 그러나, 이러한 종래방식은 각 부품(결상렌즈 또는 이미지 센서 등)에 대한 품질 평가를 개별적으로 정밀하게 해야 하는 단점이 있었으며, 생체지문 또는 기타 연성물체를 직접 인식표면에 접촉시켜 측정하는 방식은 아무래도 작업자의 감각에 의존하여 그 품질이 주관적으로 평가되기 때문에 작업자마다, 또는 동일한 작업자라도 지문의 해상도나 선명도 등에 대한 판단 차이로 인해 품질의 균일도를 유지하기가 매우 어려웠다. 또한, 연성 물체를 직접 접촉시켜 측정하는 방식은 연성 물체가 프리즘 표면에 닿을 때 그 모양이 변하는 등의 문제로 인해 정확한 해상도나 선명도를 측정하는데 오차가 많이 발생하는 경향이 있었다. 또한, 조립후의 최종제품 오차는 각 부품의 품질을 개별평가하여 측정한 각 부품별 오차들의 곱으로 결정되기 때문에, 비록 부품별 품질평가단계에서는 작은 오차가 발생하였더라도 최종단계에서는 최종제품의 오차 범위가 매우 커지게 되는 단점이 있었다.In order for the fingerprint imaging apparatus 600 to correctly recognize the bio fingerprint and compare it with the previously stored data, the components of the fingerprint imaging apparatus 600 should have good quality. Therefore, it is very important that the assembly between components does not cause an error and does not cause a difference in quality between the products so that a constant quality is maintained. Conventionally, in order to evaluate the quality of the fingerprint imaging apparatus, the quality of the fingerprint imaging apparatus has been evaluated by contacting a living body fingerprint or other soft object to the prism surface after final assembly. However, this conventional method has a disadvantage in that the quality evaluation of each part (image forming lens or image sensor, etc.) needs to be precisely performed individually, and the method of measuring the bio fingerprint or other soft objects by directly contacting the recognition surface may be used. Because the quality is subjectively assessed depending on the sense of sensitivities, it is very difficult to maintain the uniformity of quality due to differences in judgment on the resolution or sharpness of the fingerprint, even for each operator or the same operator. In addition, the method of measuring the direct contact with the soft object tends to cause a lot of errors in measuring accurate resolution or sharpness due to problems such as shape change when the soft object touches the prism surface. In addition, since the final product error after assembling is determined by the product of the errors of each part measured by individually evaluating the quality of each part, even if a small error occurs in the part quality evaluation step, the error range of the final product is There was a drawback to becoming very large.
결과적으로, 종래기술은, 부정확한 측정 방법으로 인해 오차율이 크고 제품간의 균일한 품질을 얻지 못하여 서로 다른 지문 영상장치 간에 영상품질의 차이가 발생하는 것을 피할 수 없었다. 이는 궁극적으로 사용자가 서로 다른 지문인식장치를 이용하여 지문을 인식 하고자 할 때 그 지문영상의 크기, 해상도, 선명도, 및 위치정합 등의 차이로 인해 인식률의 저하를 가져오게 되었으며, 각 부품의 품질 측정에 많은 시간과 작업이 들어가게 됨은 물론, 부품을 조립하여 최종제품을 생산하는 과정 중에 부품별 오차에 의한 불량률이 올라가게 되어 수율이 많이 떨어지게 되고 조립 후 또 다시 최종 검사를 해야 하는 등의 불편함이 있었다.As a result, the prior art cannot avoid the difference in image quality between different fingerprint imaging apparatuses due to the inaccurate measurement method, the error rate is large and the uniform quality between products cannot be obtained. Ultimately, when a user tries to recognize a fingerprint by using different fingerprint readers, the recognition rate decreases due to differences in the size, resolution, sharpness, and position registration of the fingerprint image. Not only does it take a lot of time and work, but also the defect rate of parts increases during the process of assembling parts to produce a final product, resulting in a lot of yield drop and inconvenientness such as final inspection after assembly. there was.
본 고안의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광학부분(프리즘, 결상렌즈, 및 이미지 센서 등)의 조립을 마친 후 품질평가용 표준프리즘(101)을 이용하여 지문영상장치(100)의 품질을 평가함으로써, 품질평가의 신뢰성과 제품간 품질의 통일성을 가져와 지문인식장치의 인식률이 제품간에 고르게 되도록 하며, 제품 전체가 조립된 후에 품질이 평가되고 최종 조립 전에 품질을 확인해 볼 수 있게함으로써, 측정오차감소, 재작업 용이, 공정 단순화, 및 고수율을 달성하는 것을 본 고안의 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, the quality of the fingerprint imaging device 100 using the standard prism 101 for quality evaluation after completing the assembly of the optical portion (prism, imaging lens, image sensor, etc.) By evaluating the reliability of the quality evaluation and the uniformity of the quality between products, so that the recognition rate of the fingerprint reader is even among the products, the quality is evaluated after the whole product is assembled and the quality can be checked before the final assembly. It is an object of the present invention to achieve error reduction, easy rework, process simplification, and high yield.
도1은 본 고안에 의한 지문영상장치(100)의 개략도.1 is a schematic diagram of a fingerprint imaging device 100 according to the present invention.
도2(a)는 본 고안에 의한 품질 평가용 표준프리즘(101)의 사시도.Figure 2 (a) is a perspective view of a standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention.
도2(b)는 본 고안에 의한 품질 평가용 표준프리즘(101)의 단면도.Figure 2 (b) is a cross-sectional view of the standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention.
도3은 본 고안에 의한 품질평가용 표준프리즘(101)을 이용한 광학식 지문영상장치(100)의 품질평가 방법을 나타내는 개략도.3 is a schematic diagram showing a quality evaluation method of the optical fingerprint imaging apparatus 100 using the standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention.
도4는 디스플레이(111) 상에 나타난 영상의 해상도, 선명도, 및 위치정합을 측정하여 지문영상장치(100)의 품질을 평가하기 위한 그래프들로서, 도4(a)는 디스플레이(111) 상에 나타난 격자영상이고 도4(b) 및 (c)는 디스플레이(111) 상에 나타난 영상의 선명도를 측정하기 위한 명도(grey scale) 그래프.FIG. 4 is graphs for evaluating the quality of the fingerprint imaging apparatus 100 by measuring the resolution, sharpness, and position registration of the image shown on the display 111. FIG. 4 (b) and (c) are gray scale graphs for measuring the sharpness of the image shown on the display 111;
도5는 본 고안에 의한 표준프리즘의 제조방법을 도시하는 개략도.5 is a schematic view showing a method of manufacturing a standard prism according to the present invention.
도6은 종래의 광학식 지문영상장치(600)를 도시하는 개략도.6 is a schematic diagram showing a conventional optical fingerprint imaging apparatus 600. FIG.
도7은 종래의 광학식 지문영상장치(600)의 품질을 평가하는 방법을 나타내는 개략도.7 is a schematic diagram showing a method for evaluating the quality of a conventional optical fingerprint imaging apparatus 600.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 광학식 지문영상장치는, 품질 평가용 표준프리즘, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서에 결상시키는 결상 렌즈, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 상기 결상 렌즈에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 표준프리즘, 결상 렌즈, 및 이미지 센서와 같은 내부 구성요소를 보호하는 보호 케이스, 상기 이미지 센서와 연결되어 이미지 센서로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 컴퓨터, 및 상기 영상신호를 시각적으로 나타내는 디스플레이를 포함하되, 상기 품질 평가용 표준프리즘은 일반프리즘의 지문 접촉면에 해당하는 면 위에 형성된 금속격자와 상기 금속격자 및 프리즘 상에 도포되어 입사광을 산란시키는 광산란재료를 포함하며 상기 보호 케이스로부터 탈착/부착이 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 금속격자는 알루미늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 상기 광산란재료는 불투명 페인트, 고무, 및 실리콘 중 어느 하나를 이용할 수 있고, 상기 이미지 센서는 통상 CMOS 이미지 센서 또는 전하결합소자(CCD)를 사용하는 것이 일반적이다.An optical fingerprint imaging apparatus of the present invention for achieving the above object is, a quality prism, an imaging lens for inducing a total reflection or scattered light from the image inclined upper image of the standard prism to form an image sensor, the image inclined surface of the standard prism A protective case for protecting internal components such as an image sensor, the standard prism, an imaging lens, and an image sensor, which is totally reflected or scattered and then converts the light induced by the imaging lens into an electrical signal. A computer for converting an electrical signal obtained from an image sensor into an image signal, and a display visually representing the image signal, wherein the standard prism for quality evaluation includes a metal lattice and the metal formed on a surface corresponding to a fingerprint contact surface of a general prism; Applied on gratings and prisms to diffuse incident light It includes a light-scattering material to be removable and attached to the protective case, characterized in that, the metal lattice may be formed of any one selected from the group containing aluminum, nickel, and chromium, or an alloy thereof, The light scattering material may be any one of opaque paint, rubber, and silicon, and the image sensor generally uses a CMOS image sensor or a charge coupled device (CCD).
또한, 본 고안의 품질평가용 표준프리즘을 이용한 광학식 지문영상장치의 품질평가 방법은, 품질 평가용 표준프리즘, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서에 결상시키는 결상 렌즈, 상기 표준프리즘의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 상기 결상 렌즈에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 표준프리즘, 결상 렌즈, 및 이미지 센서와 같은 내부 구성요소를 보호하는 보호 케이스, 상기 이미지 센서와 연결되어 이미지 센서로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 컴퓨터, 및 상기 영상신호를 시각적으로 나타내는 디스플레이를 포함하는 구성요소를 조립하여 광학식 지문영상장치를 형성하는 단계, 상기 디스플레이 상에 나타난 영상의 해상도, 선명도, 및 위치정합을 측정하여 광학식 지문영상장치의 품질을 평가하는 단계, 상기 디스플레이 상에 나타난 영상이 해상도, 선명도, 및 위치정합에 대한 품질기준을 만족하는 경우 표준프리즘을 일반프리즘으로 교체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 지문영상장치의 품질평가단계는, 상기 디스플레이 상에 나타난 격자영상의 수평방향 및 수직방향을 각각 x축 및 y측으로 정의하여,In addition, the quality evaluation method of the optical fingerprint imaging device using the standard prism for quality evaluation of the present invention, a quality prism, an imaging lens for inducing the total reflection or scattered light from the image inclined surface of the standard prism to form an image sensor A protective case for protecting internal components such as an image sensor, the standard prism, an imaging lens, and an image sensor, which are totally reflected or scattered on an upper inclined surface of the standard prism and then convert light induced by the imaging lens into an electrical signal. Forming an optical fingerprint imaging device by assembling components including a computer connected to the image sensor and converting an electrical signal obtained from the image sensor into an image signal, and a display visually representing the image signal. Resolution, sharpness, and position of the image shown in the Evaluating the quality of the optical fingerprint imaging apparatus by measuring the sum; and replacing the standard prism with a general prism if the image displayed on the display satisfies the quality standards for resolution, sharpness, and position registration. In the quality evaluation step of the fingerprint imaging device, the horizontal and vertical directions of the grid image shown on the display by defining the x-axis and y-side, respectively,
x축의 해상도 = (x축의 총 화소 수)/(x축 상의 격자수*격자간격)Resolution on the x-axis = (total number of pixels on the x-axis) / (number of grids on the x-axis * gap interval)
y축의 해상도 = (y축의 총 화소 수)/(y축 상의 격자수*격자간격)Resolution on the y-axis = (total number of pixels on the y-axis) / (number of grids on the y-axis * grid spacing)
으로 x축 및 y축의 해상도를 측정함으로써 상기 디스플레이 상에 나타난 영상의 해상도를 측정하는 단계, x축과 y축 방향으로 교대로 나타나는 명부분과 암부분의 구분이 명확한지를 나타내는 x축 및 y축에 대한 명도(grey scale) 그래프를 이용하여 x축 및 y축의 선명도를 측정함으로써 상기 디스플레이 상에 나타난 영상의 선명도를 측정하는 단계, 및 상기 디스플레이 상에 나타난 표준프리즘의 중심과 영상의 중심을 비교함으로써 표준프리즘과 영상의 위치정합을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Measuring the resolution of the image displayed on the display by measuring the resolution of the x-axis and the y-axis, and the x-axis and the y-axis indicating whether the division between the light portion and the dark portion alternately appearing in the x- and y-axis directions is clear. Measuring the sharpness of the image shown on the display by measuring the sharpness of the x- and y-axes using a gray scale graph for the standard, and comparing the center of the image with the center of the standard prism shown on the display. And measuring the position registration of the prism and the image.
또한, 본 고안의 품질평가용 표준프리즘을 제조하는 방법은, 일반프리즘의 지문접촉면에 해당하는 면 위에 금속을 도포하여 금속박막을 형성하는 단계, 상기 금속박막 상에 감광강화제를 발라 감광강화제층을 형성하는 단계, 상기 감광강화제층 상에 격자무늬가 인쇄된 필름을 배치하고 그 위에 자외선을 조사함으로써 상기 금속박막 중 격자무늬 필름에 의해 차단되지 않은 부분을 경화시키는 단계, 상기 격자무늬 필름과 감광강화제를 제거한 후, 프리즘 표면의 경화되지 않은 금속박막 부분을 에칭하여 금속격자를 형성하는 단계, 상기 프리즘 표면 및 금속격자 상에 광산란재료를 도포하는 단계를 포함하되, 상기 금속격자는 알루미늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 상기 광산란재료는 불투명 페인트, 고무, 및 실리콘 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 금속박막은 프리즘 상에 금속을 진공증착하여 형성하는 것이 일반적이다.In addition, the method for manufacturing a standard prism for quality evaluation of the present invention, the step of forming a metal thin film by applying a metal on the surface corresponding to the fingerprint contact surface of the general prism, by applying a photosensitizer on the metal thin film Forming, placing a film having a lattice pattern printed thereon on the photosensitizer layer, and curing a portion of the metal thin film that is not blocked by the lattice pattern film by irradiating ultraviolet rays thereon; After the removal, etching the uncured metal thin film portion of the prism surface to form a metal grid, applying a light scattering material on the prism surface and the metal grid, wherein the metal grid comprises aluminum, nickel, and It may be formed of any one selected from the group containing chromium, or an alloy thereof, the light scattering material Opaque paint, rubber, and silicon may be used, and the metal thin film is generally formed by vacuum depositing a metal on a prism.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 품질평가용 표준프리즘을 이용한 광학식 지문영상장치 및 그 품질평가 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical fingerprint imaging apparatus using a standard prism for quality evaluation of the present invention and a quality evaluation method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 고안에 의한 지문영상장치(100)의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a fingerprint imaging apparatus 100 according to the present invention.
지문영상장치(100)는 품질 평가용 표준프리즘(101), 결상 렌즈(103), 이미지 센서(105), 보호 케이스(107), 컴퓨터(109), 및 디스플레이(111) 등을 포함한다. 품질 평가용 표준프리즘(101)은, 일반프리즘의 지문 접촉면에 해당하는 면 위에 형성된 금속격자(201)와, 일반프리즘 및 금속격자(201) 상에 도포되어 입사광을 산란시키는 광산란재료(203)를 포함하며 보호 케이스(107)로부터 탈착/부착이 가능하도록 구성된다. 결상렌즈(103)는 표준프리즘(101)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서(105)에 결상시키는 역할을 하며, 이미지 센서(105)는 표준프리즘(101)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 결상 렌즈(103)에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 작용을 하며 통상 CMOS 이미지 센서 또는 전하결합소자(CCD, charge coupled device)가 사용된다. 보호 케이스(107)는 표준프리즘(101), 결상 렌즈(103), 및 이미지 센서(105)와 같은 내부 구성요소를 보호하는 역할을 하며, 컴퓨터(109)는 이미지 센서(105)와 연결되어 이미지 센서(105)로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 역할을 한다. 그리고, 디스플레이는 그 변환된 영상신호를 사람의 눈으로 식별할 수 있도록 화면 상에 시각적으로 나타낸다.The fingerprint imaging apparatus 100 includes a standard prism 101 for quality evaluation, an imaging lens 103, an image sensor 105, a protective case 107, a computer 109, a display 111, and the like. The standard prism 101 for quality evaluation includes a metal grid 201 formed on a surface corresponding to the fingerprint contact surface of the general prism, and a light scattering material 203 applied on the general prism and the metal grid 201 to scatter incident light. It is configured to be detachable / attachable from the protective case 107. The imaging lens 103 induces total reflection or scattered light from the image inclined surface of the standard prism 101 to form an image on the image sensor 105, and the image sensor 105 is formed on the image inclined surface of the standard prism 101. After total reflection or scattering, the light guided by the imaging lens 103 converts the light into an electrical signal. A CMOS image sensor or a charge coupled device (CCD) is generally used. The protective case 107 serves to protect internal components such as the standard prism 101, the imaging lens 103, and the image sensor 105, and the computer 109 is connected to the image sensor 105 to provide an image. It serves to convert the electrical signal obtained from the sensor 105 into an image signal. The display visually displays the converted video signal on the screen so that the human eye can identify it.
도2(a)는 본 고안에 의한 품질 평가용 표준프리즘(101)의 사시도이고, 도2(b)는 본 고안에 의한 품질 평가용 표준프리즘(101)의 단면도이다.Figure 2 (a) is a perspective view of the standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention, Figure 2 (b) is a cross-sectional view of the standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention.
상술한 바와 같이, 품질 평가용 표준프리즘(101)은, 일반프리즘(205)의 지문 접촉면에 해당하는 면 위에 형성된 금속격자(201)와, 일반프리즘(205) 및 금속격자(201) 상에 도포되어 입사광을 산란시키는 광산란재료(203)를 포함하며 보호 케이스(107)로부터 탈착/부착이 가능하도록 형성되며, 입사광을 전반사 또는 산란시켜 결상렌즈(103)로 유도하는 역할을 하는 것이라면 어떠한 형태를 사용해도 무방하다. 금속격자(201)는 알루미늄, 니켈, 및 크롬 중 어느 하나, 또는 이들의합금을 사용할 수 있다. 또한, 광산란재료(203)로는 백색 불투명 페인트, 고무, 및 실리콘 등과 같이 입사광을 산란시켜 결상렌즈(103)를 통해 이미지 센서(105)로 광을 결상시킬 수 있는 재료라면 어떤 재료를 사용해도 무방할 것이다. 입사광은 표준프리즘(101)의 상측 경사면 중 금속격자(201) 부분에서 전반사되어 이미지 센서(105) 상에서 밝은 부분으로 나타나게 되고, 광산란재료(203) 부분에서는 표준프리즘(101)의 상측 경사면에 입사한 광이 산란되어 이미지 센서(105) 상에서 어두운 부분으로 나타나게 된다. 그 결과로서, 표준프리즘(101)의 격자상이 디스플레이(111) 상에서 명암의 패턴으로 표현되어 나타나게 된다.As described above, the standard prism 101 for quality evaluation is applied on the metal grid 201 formed on the surface corresponding to the fingerprint contact surface of the general prism 205, and on the general prism 205 and the metal grid 201. And include a light scattering material 203 for scattering incident light, and formed to be detachable / attached from the protective case 107, and use any form as long as it totally reflects or scatters incident light to guide the imaging lens 103. It is okay. The metal grid 201 may use any one of aluminum, nickel, and chromium, or an alloy thereof. In addition, any material may be used as the light scattering material 203 as long as it is a material capable of scattering incident light such as white opaque paint, rubber, silicon, and the like to form light with the image sensor 105 through the imaging lens 103. will be. The incident light is totally reflected at the metal grid 201 part of the upper inclined plane of the standard prism 101 to appear as a bright part on the image sensor 105, and the light scattering material 203 is incident on the upper inclined plane of the standard prism 101. Light is scattered so that it appears as a dark portion on the image sensor 105. As a result, the grid image of the standard prism 101 is represented on the display 111 in a pattern of light and dark.
도3은 본 고안에 의한 품질평가용 표준프리즘(101)을 이용한 광학식 지문영상장치(100)의 품질평가 방법을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a quality evaluation method of the optical fingerprint imaging apparatus 100 using the standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention.
광학식 지문영상장치(100)의 품질을 평가하기 위해, 우선, 품질 평가용 표준프리즘(101), 표준프리즘(101)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 광을 유도하여 이미지 센서(105)에 결상시키는 결상 렌즈(103), 표준프리즘(101)의 상측 경사면에서 전반사되거나 산란된 후 결상 렌즈(103)에 의해 유도된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(105), 표준프리즘, 결상 렌즈, 및 이미지 센서와 같은 내부 구성요소를 보호하는 보호 케이스(107), 이미지 센서(105)와 연결되어 이미지 센서(105)로부터 얻어진 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 컴퓨터(109), 및 영상신호를 시각적으로 나타내는 디스플레이(111) 등의 구성요소를 조립하여 광학식 지문영상장치를 형성하고(도3(a)), 디스플레이(111) 상에 나타난 영상의 해상도, 선명도, 및 위치정합을 측정하여 광학식 지문영상장치(100)의 품질을평가한다(도3(b)). 품질평가 결과, 디스플레이(111) 상에 나타난 영상이 해상도, 선명도, 및 위치정합에 대한 품질기준을 만족하는 경우 표준프리즘(101)을 일반프리즘(205)으로 교체하여(도3(c)), 광학식 지문영상장치(100)의 최종제품을 완성한다. 일반적으로, 프리즘 자체는 그 치수의 정확도가 매우 높기 때문에 최종 조립단계에서의 프리즘교체작업은 지문영상장치의 품질에 거의 영향을 주지 않으므로 표준프리즘(101)을 일반프리즘(205)으로 교체하는 작업으로 인해 발생할 가능성이 있는 오차값은 무시해도 좋을 것이다.In order to evaluate the quality of the optical fingerprint imaging apparatus 100, first, the total quality of the standard prism 101 for quality evaluation, and the light reflected or scattered from the upper inclined surface of the standard prism 101 is formed to the image sensor 105 Image sensor 105, standard prism, imaging lens, and image that are totally reflected or scattered on the image inclined surface of the imaging lens 103, the image prism 101, and then converted into light by the imaging lens 103 into an electrical signal. A protective case 107 for protecting internal components such as a sensor, a computer 109 connected with the image sensor 105 to convert an electrical signal obtained from the image sensor 105 into a video signal, and a visual representation of the video signal. Assembling the components such as the display 111 to form an optical fingerprint imaging device (Fig. 3 (a)), by measuring the resolution, sharpness, and position registration of the image displayed on the display 111, the optical fingerprint The quality of the imaging apparatus 100 is evaluated (Fig. 3 (b)). As a result of the quality evaluation, when the image displayed on the display 111 satisfies the quality standards for resolution, sharpness, and position registration, the standard prism 101 is replaced with the general prism 205 (Fig. 3 (c)). The final product of the optical fingerprint imaging device 100 is completed. In general, since the prism itself has a very high accuracy of the dimensions, the prism replacement in the final assembly step has little effect on the quality of the fingerprint imaging device. Therefore, the prism 101 is replaced with a general prism 205. Possible error values can be ignored.
도4는 디스플레이(111) 상에 나타난 영상의 해상도, 선명도, 및 위치정합을 측정하여 지문영상장치(100)의 품질을 평가하는 단계를 설명하기 위한 그래프들로서, 도4(a)는 디스플레이(111) 상에 나타난 격자영상을 도시한 것이고 도4(b) 및 (c)는 디스플레이(111) 상에 나타난 영상의 선명도를 측정하기 위한 명도(grey scale) 그래프를 나타낸 도면이다. 도4(a)에서는 격자영상의 수평축을 x축으로, 수직축을 y축으로 정의하였으며, 도4(b), (c)는 도4(a)의 x축을 따라 연장된 선분 A-A'에 대한 명도 그래프이다.FIG. 4 is graphs for explaining the steps of evaluating the quality of the fingerprint imaging apparatus 100 by measuring the resolution, sharpness, and position registration of an image displayed on the display 111. FIG. 4A and 4B are graphs showing a gray scale graph for measuring the sharpness of the image shown on the display 111. Referring to FIG. In FIG. 4 (a), the horizontal axis of the grid image is defined as the x-axis and the vertical axis as the y-axis. FIGS. 4 (b) and 4 (c) are line segments A-A 'extending along the x-axis of FIG. Brightness graph for.
지문영상장치의 품질평가는, 디스플레이 상에 나타난 영상의 해상도 측정, 디스플레이 상에 나타난 영상의 선명도 측정, 및 상기 디스플레이 상에 나타난 표준프리즘의 중심과 영상의 중심을 비교함으로써 표준프리즘과 영상의 위치정합을 측정하는 것을 포함한다.The quality evaluation of the fingerprint imaging apparatus is performed by measuring the resolution of the image displayed on the display, the sharpness of the image displayed on the display, and matching the position of the standard prism with the image by comparing the center of the image with the center of the standard prism shown on the display. It includes measuring.
디스플레이 상에 나타난 영상의 해상도는, 디스플레이(111) 상에 나타난 격자영상의 수평방향 및 수직방향을 각각 x축 및 y측으로 정의하여 하기와 같은 식을이용해 구할 수 있으며,The resolution of the image shown on the display can be obtained using the following equation by defining the horizontal and vertical directions of the grid image shown on the display 111 as the x-axis and the y-side, respectively.
x축의 해상도 = (x축의 총 화소 수)/(x축 상의 격자수*격자간격)Resolution on the x-axis = (total number of pixels on the x-axis) / (number of grids on the x-axis * gap interval)
y축의 해상도 = (y축의 총 화소 수)/(y축 상의 격자수*격자간격)Resolution on the y-axis = (total number of pixels on the y-axis) / (number of grids on the y-axis * grid spacing)
디스플레이 상에 나타난 영상의 선명도는, x축과 y축 방향으로 교대로 나타나는 명부분과 암부분의 구분이 명확한지를 나타내는 x축 및 y축에 대한 명도(grey scale) 그래프를 이용하여 x축 및 y축의 선명도를 각각 측정하여 구할 수 있다. 즉, 도4(b)의 영상은 도4(c)의 영상과 비교해서 명부분과 암부분의 구별이 뚜렷함을 알 수 있다(암부분이 끝난 후 중간영역인 회색영역이 삽입됨이 없이 바로 명부분이 나타남).The sharpness of the image shown on the display is determined by using the gray scale graphs on the x-axis and the y-axis indicating whether the divisions of the roents and the dark parts alternately appear in the x- and y-axis directions. It can be obtained by measuring the sharpness of each axis. In other words, it can be seen that the image of FIG. 4 (b) has a clear distinction between the roux portion and the dark portion compared to the image of FIG. The list immediately appears).
표준프리즘과 영상의 위치정합은, 디스플레이 상에 나타난 표준프리즘의 중심과 영상의 중심을 비교하여 구할 수 있는데, 도4(a)에서 표준프리즘의 중심은 ‘+’로 표시되어 있으며 영상의 중심은 '□' 로 표시되어 있어 이를 비교함으로써 표준프리즘과 영상의 위치정합을 구할 수 있다.The alignment of the standard prism and the image can be obtained by comparing the center of the standard prism shown on the display with the center of the image. In FIG. 4 (a), the center of the standard prism is marked with '+' and the center of the image is It is marked with '□' and can be compared to obtain the positional alignment between standard prism and image.
도5는 본 고안에 의한 표준프리즘의 제조방법을 도시하는 개략도이다.5 is a schematic view showing a method of manufacturing a standard prism according to the present invention.
본 고안에 의한 품질평가용 표준프리즘(101)은, 일반프리즘의 지문접촉면에 해당하는 면 위에 금속을 도포하여 금속박막(503)을 형성하고, 금속박막(503) 상에 감광강화제를 발라 감광강화제층(505)을 형성하고, 감광강화제층(505) 상에 격자무늬가 인쇄된 필름(507)을 배치하고 그 위에 자외선을 조사함으로써 금속박막(503)중 격자무늬 필름(507)에 의해 차단되지 않은 부분을 경화시키고, 격자무늬 필름(507)과 감광강화제를 제거한 후, 프리즘 표면의 경화되지 않은 금속박막 부분을 에칭하여 금속격자(509)를 형성하고, 프리즘 표면 및 금속격자 상에 광산란재료(511)를 도포하여 제조한다. 이 때, 금속격자(201)는 알루미늄, 니켈, 및 크롬 중 어느 하나, 또는 이들의 합금을 사용할 수 있으며 프리즘 상에 진공증착함으로써 형성하는 것이 일반적이다. 또한, 광산란재료(203)로는 백색 불투명 페인트, 고무, 및 실리콘 등과 같이 입사광을 산란시켜 결상렌즈(103)를 통해 이미지 센서(105)로 광을 결상시킬 수 있는 재료라면 어떤 재료를 사용해도 무방하다.The standard prism 101 for quality evaluation according to the present invention is formed by coating a metal on a surface corresponding to a fingerprint contact surface of a general prism to form a metal thin film 503, and applying a photosensitizer on the metal thin film 503. The layer 505 is formed, and the lattice-printed film 507 is disposed on the photosenhancer layer 505 and is not blocked by the lattice film 507 of the metal thin film 503 by irradiating ultraviolet rays thereon. After the uncured portion is cured, the lattice film 507 and the photosenhancer are removed, and the uncured metal thin film portion on the surface of the prism is etched to form the metal grid 509, and the light scattering material ( 511) is prepared by applying. At this time, the metal grid 201 may use any one of aluminum, nickel, and chromium, or an alloy thereof, and is generally formed by vacuum deposition on a prism. In addition, any material may be used as the light scattering material 203 as long as it is a material capable of scattering incident light such as white opaque paint, rubber, silicon, and the like to form light with the image sensor 105 through the imaging lens 103. .
지금까지 본 고안을 실시예를 통해 구체적으로 설명하였으나, 이 실시예는 본 고안을 이해하기 위한 설명을 위해 제시된 것일 뿐, 본 고안의 권리범위가 이 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 기술사상의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이며, 본 고안의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, but the embodiments are only presented for the purpose of understanding the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments. Those skilled in the art to which the present invention belongs will appreciate that various modifications are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention, the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims will be.
상술한 바와 같이, 본 고안에 의하면, 광학부분(프리즘, 결상렌즈, 및 이미지 센서 등)의 조립을 마친 후 품질평가용 표준프리즘을 사용하여 지문영상장치의 품질을 측정하기 때문에, 품질평가의 신뢰성과 제품간 품질의 통일성을 가져와 지문인식장치의 인식률을 제품간에 고르게 하는 효과를 달성할 수 있으며, 측정오차감소, 재작업 용이, 공정 단순화와 함께 수율을 높이는 등의 효과 또한 달성할 수있게 된다.As described above, according to the present invention, since the quality of the fingerprint imaging apparatus is measured using a standard prism for quality evaluation after completing the assembly of the optical parts (prism, imaging lens, image sensor, etc.), reliability of quality evaluation By bringing the uniformity of quality between products and products, it is possible to achieve the effect of leveling the recognition rate of the fingerprint recognition device between products, and to achieve the effect of reducing the measurement error, easy rework, and increasing the yield with simplified process.
Claims (4)
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Cited By (1)
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| WO2017112662A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Eyelock Llc | Reflected optic camera module for iris recognition in a computing device |
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| WO2017112662A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Eyelock Llc | Reflected optic camera module for iris recognition in a computing device |
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