KR200367917Y1 - 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 홍채 인식용 카메라에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라에 입사되는 빛 중에서 홍채 촬영용 조명장치에서 발산된 적외선만 입사되게하고 태양광 또는 외부 조명에서 발광되어 카메라에 입사되는 가시광 대역 및 적외선광은 차단하여 홍채 영상 이미지의 안정성을 유지하기 위해 홍채 조명 장치에 편광필터를 장착하고, 카메라 센서 전면에 편광필터를 장착하여 홍채 촬영에 방해되는 모든 잡광을 제거하여 홍채 분석에 필요한 높은 품질의 이미지를 얻을 수 있도록 이루어진 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 고안은 휴대전화기, PDA, 리모콘 등과 같은 소형의 기기에 내장이 용이하도록 그 크기를 축소하여 경(輕), 박(薄), 단(短), 소(小) 가능한 구조를 그대로 갖으면서도 홍채 분석에 필요한 높은 품질의 홍채 이미지를 얻을 수 있도록 이루어진 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈을 제공하고자, 홍채 촬영용 소자(CCD 또는 CMOS등)와, 소자(CCD 또는 CMOS등)를 차광 밀폐하는 경통과, 렌즈 및 렌즈홀더 그리고 오목경 캡으로 이루어지는 홍채 인식용 카메라에 있어, 상기 홍채 촬영용 소자의 입사 광학 경로 상에 IR 패스 필터, 편광자, 고주파 간섭 제거 필터를 형성하고, 홍채를 조명하는 렌즈 부근의 적외선 조명장치 전면에 상기 편광자와 매칭되는 편광자를 설치하여 외부 가시광선 및 적외선은 차단하고 조명장치를 통해 발산된 적외선 중 편광자를 통과한 적외선만으로 홍채 촬영을 이룸으로 외부 잡광을 차단하여 높은 품질의 홍채 이미지를 얻을 수 있도록 이루어진 광학적 안정성을갖는 홍채 인식용 카메라 모듈인 것을 특징으로 한다.

Description

광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈{Iris identification camera module having stable actinomenter}

본 고안은 홍채 인식용 카메라에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라에 입사되는 빛 중에서 홍채 촬영용 조명장치에서 발산된 적외선만 입사되게하고 태양광 또는 외부 조명에서 발광되어 카메라에 입사되는 가시광 대역 및 적외선광은 차단하여 홍채 영상 이미지의 안정성을 유지하기 위해 홍채 조명 장치에 편광필터를 장착하고, 카메라 센서 전면에 편광필터를 장착하여 홍채 촬영에 방해되는 모든 잡광을 제거하여 홍채 분석에 필요한 높은 품질의 이미지를 얻을 수 있도록 이루어진 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 보안 시스템 등에서는 개인의 홍채 파문을 사용하여 인증을 행하는 방법이 알려져 있다.

이러한 홍채를 이용하는 인증 방법은 지문과 달리 홍채에 대하여 비 접촉으로 카메라를 이용하여 촬상하면 완료되는 이점이 있다.

사람의 홍채는 개인마다 고유의 패턴을 갖고 있는 것으로 신원의 식별을 가능하게 한다.

상기 홍채 촬상은 식별력을 위하여 영상 품질이 일정한 범주에 속하도록 촬영되는 것이 요구되며 비 접촉식으로 이루어지므로 균일한 영상을 얻기 위한 다양한 제안이 안출되어 있다.

종래에도 양호한 품질의 홍채 영상을 얻기 위하여 다양한 홍채 인식용 카메라가 제안된 바 있다.

예를들면, 광각 카메라와 협각 카메라의 두 종류의 카메라를 구성하여 먼저광각 카메라에 의한 피사체 인물의 촬상 화상중에서 패턴 매칭 등으로 얼굴의 화상을 인식하고 이 얼굴의 화상에서 오른쪽 눈 또는 왼쪽 눈의 위치를 산출해내고, 망원 카메라인 협각 카메라를 홍채 방향으로 향하게 하고 자동 초점 기술을 이용하여 홍채에 고 정밀도로 초점을 맞추도록 안출된 유형의 제안이 있다.

이는 협각 카메라를 홍채에 초점을 맞추기까지의 시간을 짧게하기 위해 초점에 있는 점 위치에 가까운 프리세트 위치까지 망원 카메라의 포커스 렌즈를 고속 이동시키고, 그 프리세트 위치에서 초점 위치의 탐색을 개시하면 완료된다.

이 때문에 종래의 홍채 촬상 장치에서는 광각 카메라를 2개 준비하여 협각 카메라를 중심으로 좌우에 광각 카메라를 배치함으로서 스테레오 카메라 방식으로 피사체까지의 거리를 산출할 수 있도록 되어 있다.

그러나 이러한 종래 홍채 촬영 장치는 다수의 카메라를 구비하므로 코스트가 높아지는 단점이 있고, 카메라가 구동하여 초점을 자동으로 맞춤으로서 렌즈를 움직여 초점 탐색을 맞추기까지의 사이 시간에 피사체가 움직여 초점이 어긋나면 다시 초점을 맞추기위한 구동이 반복되므로 영상을 얻는데 시간적인 소요가 크다는 단점이 있다.

결국 홍채 촬영 장치를 구성하는데 줌 인/ 아웃, 틸트를 통한 자동 초점 카메라를 이용하는 경우 코스트만 높아 질 뿐 많은 단점을 가지고 있다.

한편, 상기 자동 초점 방식의 홍채 촬영 장치에 비하여 경제적인 고정 초점식 카메라를 이용하여 홍채 영상을 얻도록 이루어진 또 다른 종래 기술을 살펴보면 단순히 PC 카메라를 이용하여 구성한 특허 공개 제 2001-70904호와 같은 방식이 안출되어 있으나 이는 사용자가 자신의 홍채 촬영에 적합한 초점 거리를 움직여 맞추어야 하므로 양질의 홍채 영상을 얻기 어려운 문제가 있어 홍채 인식에 적용하는데 적합하지 못하다는 단점이 있다.

상기와 같은 고정 초점 카메라를 이용하여 경제적인 홍채 촬영을 이루는 장치들은 공통적으로 사용자의 홍채를 일정한 초점 위치에 정확하게 위치시키기 어려운 문제를 갖고 있으며, 이를 보완하고자 사용자가 관측할 수 있도록 별도의 초점 거리 유도용 램프를 부가하는 제안이 있으나 사면으로 입사되는 유도 램프의 빛을 관측하면서 상, 하, 좌 , 우, 전, 후로 움직여 홍채의 위치를 잡아야 하므로 정확한 홍채 영상을 얻기 어려울 뿐 아니라 구조적으로도 복잡하다는 단점이 있다.

결국 종래의 홍채 촬영 장치들은 고가형으로서 팬 틸트, 줌 카메라를 이용하여 홍채의 위치를 추적하여 영상을 얻는 경우 구성 장비가 고가이며, 홍채 영상을 처리하는데도 복잡한 연산을 수행하여야 하므로 장치 제조와 운영의 코스트가 대단히 높아 범용적으로 사용할 수 없고, 고정 초점식 카메라를 이용하는 경우 저가로 구성이 가능하기는 하나 홍채 촬영의 최적 지점을 사용자의 감이나 임의 지점에 설정하여 촬영하므로 영상의 품질이 떨어지는 단점이 있는 것이다.

또한, 이러한 종래 기술들은 홍채 촬영을 위한 조명을 렌즈 주변에 구성하여 홍채를 조명하도록 이루어져 있으나, 홍채에 입사되는 다양한 주변 광들에 의해 홍채에 외부 광에 의한 상이 맺혀 홍채 이미지를 정확하게 얻을 수 없다는 문제가 있고, 동시에 야외의 자연광 하에서는 홍채 이미지를 정확하게 얻을 수 없다는 문제가 있어 실, 내외의 다양한 광 조건에서 범용적으로 이용할 수 없다는 한계가 있다.

상술한 바와 같은 종래 기술의 여러 문제점을 해소하여 촬영자의 홍채를 정위치에 쉽게 맞출 수 있도록 본 고안자는 촬영자 자신의 접안된 눈동자를 반사시켜 관찰하면서 최적의 위치에 맞추도록 반사 기능을 갖는 오목경을 렌즈 전면에 구성하여 이루어진 실용실안 등록 제 321670호를 제안한 바 있다.

본 고안자의 상기 고안은 도 1에 도시한 바와 같이 소자(CCD 또는 CMOS등)(1)의 외곽에 암실을 구성하는 경통(2)을 형성하고, 통공(5)을 천공한 렌즈 홀더(4)에 고정촛점 렌즈(3)를 끼워 렌즈홀더(4)를 상기 경통 상부에 나사 결합하여 고정하고, 상기 경통(2)과 렌즈홀더(4)를 감싸는 하우징(6)에 내장하여 하우징(6)의 일측 개방부 홈(8) 에 콜드밀러의 오목경 캡(7)을 끼워 형성하고 상기 렌즈 외측에 조명장치를 부가하여 이루어진 것이다.

상기 고안을 통하여 촬영자의 홍채를 정위치에 쉽게 맞출 수 있어 홍채 영상의 취득을 짧은 시간 내에 정확하게 얻을 수 있으며 오목경 내에 안구가 위치하게 되면 홍채 영상을 얻기 위한 초점 거리로의 일치 조절이 이루어져 촛점 맞추기가 용이하며 고정 초점 카메라를 이용하므로 기계적인 구동부를 배제하여 내구성이 높고 제조 원가를 크게 낮출 수 있으며, 외부에 홍채 조명장치를 이용하여 홍채를 집중 조명하여 양질의 이미지를 얻는다는 잇점이 있었다.

한편 도 2에 도시된 본 고안자의 실용신안 등록 출원 제 2004-18021호의 오목경이 일체화된 홍채 인식용 카메라는 상기 도 1의 종래 고안의 크기를 축소하고자 오목경을 렌즈 홀더에 적용하여 일체화함으로써 홍채 유도를 편하게 하고 카메라 모듈을 소형화하여 이동통신 기기에 쉽게 장착이 가능하게 하고자 이루어진 것이다.

그러나 상기 본 고안자의 선 고안들의 경우에도 오목경에 콜드 미러 코팅을 통해 약 680㎚ ~ 900㎚ 까지의 광이 투과하도록 구성하였으나 실외 자연광하에서 홍채 촬영을 하는 경우 태양 광량 중 약 45%가 적외선 광을 포함하고 있기 때문에 홍채를 조명하는 적외선 조명장치에서 나오는 광 파장 이외에도 태양 광 또는 태양광을 반사하는 주변 반사체로부터 난 반사되어 입사되는 빛이 홍채에 맺혀 홍채 인식에 불 필요한 잡광으로 작용하여 홍채 이미지의 품질을 떨어뜨리게 되어 야외 및 태양광 하에서는 안정적인 홍채 이미지을 얻는것이 불가능 하게 됨을 알게되었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 여러 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 고안은 휴대전화기, PDA, 리모콘 등과 같은 소형의 기기에 내장이 용이하도록 그 크기를 축소하여 경(輕), 박(薄), 단(短), 소(小) 가능한 구조를 그대로 갖으면서도 홍채 분석에 필요한 높은 품질의 홍채 이미지를 얻을 수 있도록 이루어진 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

그 외에 본 고안은 오목경에 촬영자 홍채를 정확하게 유도 일치시킴으로서 고정 촛점 카메라를 이용하더라도 촛점 설정이 쉽고 정확하며, 고정촛점 카메라의 이용으로 내구성이 향상되고 광학적 안정성을 위한 필터들은 내장하여 염가에 제조가 가능한 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적을 구현하기 위하여 홍채 촬영용 소자(CCD 또는 CMOS등)와, 소자(CCD 또는 CMOS등)를 차광 밀폐하는 경통과, 렌즈 및 렌즈홀더 그리고 오목경 캡으로 이루어지는 홍채 인식용 카메라에 있어, 상기 홍채 촬영용 소자의 입사 광학 경로 상에 IR 패스 필터, 편광자, 고주파 간섭 제거 필터를 형성하고, 홍채를 조명하는 렌즈 부근의 적외선 조명장치 전면에 상기 편광자와 매칭되는 편광자를 설치하여 외부 가시광선 및 적외선은 차단하고 조명장치를 통해 발산된 적외선 중 편광자를 통과한 적외선만으로 홍채 촬영을 이룸으로 외부 잡광을 차단하여 높은 품질의 홍채 이미지를 얻을 수 있도록 이루어는 것에 의한다.

도 1은 종래 오목경 구조를 구현한 홍채 인식용 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 종래 다른 오목경 일체형 홍채 인식용 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도.

도 3는 본 고안에 따른 실시예로서 홍채 인식용 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도.

도 4는 본 고안의 또 다른 실시예로서 홍채 인식용 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도.

도 5은 본 고안의 또 다른 실시예로서 홍채 인식용 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

20 : IR 패스필터 22, 22a : 편광자

24 : 고주파 간섭 제거 필터 26 : 적외선 조명장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 기술 구성에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.

본 고안은 첨부 도 3에 도시한 바와 같이 홍채 촬영용 소자(CCD 또는 CMOS등)(1)와, 소자(CCD 또는 CMOS등)를 차광 밀폐하는 경통(2)과, 렌즈홀더(4)에 내장한 렌즈(3), 상기 렌즈(3)를 내장하며 경통(2) 상부에 나사 결합하는 렌즈홀더는 하우징(6)의 개방구에 결합되고, 중앙에 통공(12)을 천공하며, 표면을 만곡시켜 오목경으로 형성하여 이루어진 렌즈홀더캡(10)으로 이루어지는 홍채 인식용 카메라 모듈에 있어서, 상기 렌즈(3)와 홍채 촬영용 소자(1) 사이 경통 내에 적외선 만을 투과하는 IR 패스 필터(20)와, 편광자(22) 및 고주파 간섭 제거용 필터(OLPF: 24)를 적층하여 이루고, 렌즈 부근에 마련되는 적외선 조명장치(26) 전면에 상기 편광자(22)와 동일 특성을 갖는 편광자(22a)를 형성하여 이루어진다.

상기 오목경의 렌즈홀더 캡(10) 표면에는 반사경 코팅과 IR 패스 또는 흡수 코팅층을 부가하여 이루어질 수도 있다.

또한, 상기 IR 패스 필터와 편광자는 두개의 필터를 하나로 접합하여 이루어질 수도 있고, 또는 하나의 글래스 양면에 각각 코팅으로 형성하여 이루어질 수도 있으며 상기 양면에 코팅된 글래스에 고주파 간섭 제거용 필터를 적층하거나 접합하여 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 오목경 주변을 발광케 하는 도광체링(29)과 도광체 링 조명용 발광등(28)을 형성하여 이루어 홍채 촬영시 발광등(28)의 조도를 변화시켜 촬영자의 홍채 동공의 변화를 유도하면서 홍채의 패턴을 보다 명확하게 얻을 수 있도록 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안의 제 작용을 좀 더 상세하게 살펴보기로 한다.

본 홍채 인식용 카메라 모듈을 이용하여 홍채를 촬영하고자 하는 경우 촬영자는 렌즈홀더 캡(10)에 홍채를 접안하면 렌즈홀더 캡(10)의 오목경 표면에 안구 반사 상태를 가시적으로 인식 확인하면서 홍채가 촬영 촛점 범위 내로 적절하게 위치하도록 거리조절을 할 수 있다.

거리 조절이 완료되면 홍채 촬영을 개시하고(통상의 촬영 방법에 따름) 이때 홍채인 피사체는 렌즈홀더 캡(10) 중심에 천공한 통공(12)과 렌즈(3)를 통해 소자(CCD 또는 CMOS등)(1)에 입사되어 이미지 촬영을 이루게 된다.

이때 야외에서 촬영을 하는 경우에는 태양광의 입사가 그래로 이루어지거나 또는 주변에 난반사되어 홍채에 투영되고 이 상태에서 홍채 이미지가 촬상되는 경우에는 이미지 분석에 부적합한 홍채 영상이 얻어지나, 본 고안은 조명장치(26)를 켜고 촬영하게되면 조명장치의 적외선 파장 중 특정 파장대를 통과시키는 편광자(22a)를 통해 발산되고 대향 위치의 홍채에 조명된다.

촬영에 필요한 적외선 파장대(편광자)를 제외한 다른 광 영역은 IR 패스 필터(20)에서 차단되고, 다시 상기 조명장치(26)의 편광자 통과 영역만이 편광자(22)를 통과하여 입사되고 광 중에 섞어서 입사될 수 있는 고주파 파장대의 불필요한 빛은 고주파 간섭 제거용 필터(OLPF: Optical low pass filter : 24)에서 차단되어 홍채 촬영 소자(1)에는 조명장치(26)을 통한 적외선 파장대 만이 홍채를 조명하여 그 반사광을 이미지로써 촬상하므로 홍채 분석에 알맞는 안정성 높고 품질 높은 이미지를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 본 고안을 이용하게 되면 야외에서 태양광이 강한 상태의 조건 또는 야외의 다양한 반사광이 존재하는 상태의 조건 하에서도 정확하게 홍채 이미지를 촬상할 수 있게된다.

이상에서 상세하게 살펴본 바와 같은 본 고안은 휴대전화기, PDA, 리코콘 등과 같은 소형의 기기에 내장이 용이하도록 그 크기를 축소하여 경(輕), 박(薄), 단(短), 소(小) 가능한 구조를 그대로 갖으면서도 홍채 분석에 필요한 높은 품질의 홍채 이미지를 얻을 수 있어 실내 및 야외에서의 홍채 이미지 촬영이 모두 가능하도록 이루어진 광학적 안정성을 갖는 매우 실용적인 고안인 것이다.

상술한 본 고안의 기술적 특징은 반드시 실시예에 한정되지는 아니하며 홍채 촬영을 위한 광학적 경로 중에 어는 곳에 설치되거나 또는 렌즈 등에 코팅되어 이루어질 수도 있으며, 조명장치의 편광자 통과에 또한 매칭되는 편광자를 홍채 촬영 소자 사이의 광학적 경로에 형성하는 정도의 변형은 본 고안의 청구범위에 포함되는 극히 용이한 것임을 밝혀둔다.

Claims (6)

1. 홍채 촬영용 소자(CCD 또는 CMOS등)(1)와, 소자(CCD 또는 CMOS등)를 차광 밀폐하는 경통(2)과, 렌즈홀더(4)에 내장한 렌즈(3), 상기 렌즈(3)를 내장하며 경통(2) 상부에 나사 결합하는 렌즈홀더는 하우징(6)의 개방구에 결합되고, 중앙에 통공(12)을 천공하며, 표면을 만곡시켜 오목경으로 형성하여 이루어진 렌즈홀더캡(10)으로 이루어지는 홍채 인식용 카메라 모듈에 있어서,

   상기 렌즈(3)와 홍채 촬영용 소자(1) 사이 경통 내에 적외선 만을 투과하는 IR 패스 필터(20)와, 편광자(22)를 적층하여 이루고,

   렌즈 부근에 마련되는 적외선 조명장치(26) 전면에 상기 편광자(22)와 동일 특성을 갖는 편광자(22a)를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 렌즈(3)와 홍채 촬영용 소자(1) 사이 경통 내에 고주파 간섭 제거용 필터(OLPF: 24)를 더 부가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 오목경의 렌즈홀더 캡(10) 표면에는 반사경 코팅과 IR 패스 또는 흡수 코팅층을 부가하고 오목경 주변에는 생체 눈의 패턴 확인용 도광체를 부가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 IR 패스 필터와 편광자는 두개의 필터를 하나로 접합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 두개의 필터는 하나의 글래스 양면에 각각 코팅으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.
6. 청구항 4항에 있어서, 상기 양면에 코팅된 글래스에 고주파 간섭 제거용 필터를 적층하거나 접합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 안정성을 갖는 홍채 인식용 카메라 모듈.