KR20040039855A - Apparatus for recognizing fingerprint - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체인식장치에 관한 것으로서, 자세하게는 왜곡률 저감을 위한 프리즘 수단을 구비하는 지문인식장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biometric device, and more particularly, to a fingerprint recognition device having a prism means for reducing the distortion rate.
생체가 갖는 여러 특성에 대한 규명이 명확하게 이루어지고, 이러한 특성이 생체별로 다르다는 것이 밝혀짐에 따라, 생체의 특성과 잠금 장치를 접목시켜 보다 안전하고 신뢰성이 높은 출입자 인식장치에 대한 관심이 집중되고 있다.As the various characteristics of the living body are clearly identified and it is found that these characteristics are different for each living body, attention is drawn to the safer and more reliable person recognition device by combining the characteristics of the living body and the locking device. have.
이에 따라, 출입자의 생체적 특성을 인식하는 다양한 출입자 인식 장치가 개발되고 있는데, 홍체인식장치, 지문인식장치, 음성인식장치 등이 대표적이다. 그 중에서도 지문인식장치는 신뢰성이 높고 현재 가장 널리 보급되고 있는 것이다.Accordingly, various types of person recognition devices have been developed for recognizing a person's biological characteristics, such as a iris recognition device, a fingerprint recognition device, and a voice recognition device. Among them, the fingerprint recognition device has high reliability and is most widely used at present.
도 1은 종래 기술에 의한 지문인식장치의 구성을 개략적으로 보여주는데, 참조번호 10은 지문 인식에 사용되는 일반 프리즘을 나타내고, 12는 손가락(20)이 접촉되는 프리즘(10)의 제1 면(Ps1)을 향해 광을 방출하는 광원을 나타낸다. 광원(12)은 프리즘(10)의 제2 면(Ps2)에 근접된 광방출 다이오드(Light Emitting Diode)이다. 프리즘(10)의 제2 면(Ps2)과 제1 면(Ps1)의 한쪽은 접촉되어 있고, 다른 쪽은 주어진 각만큼 벌어져 있다. 제2 면(Ps2)은 입사면이다. 참조부호 Ps3는 프리즘(10)의 제3 면으로써, 제2 면(Ps2)을 통해 입사된 후, 제1 면(Ps1)에서 전반사된 광이 프리즘(10) 밖으로 방출되는 출사면이다.FIG. 1 schematically shows a configuration of a fingerprint recognition device according to the prior art, wherein reference numeral 10 denotes a general prism used for fingerprint recognition, and 12 denotes a first surface Ps1 of the prism 10 with which the finger 20 is in contact. It represents a light source that emits light toward). The light source 12 is a light emitting diode adjacent to the second surface Ps2 of the prism 10. One side of the second surface Ps2 and the first surface Ps1 of the prism 10 is in contact with each other, and the other side thereof is extended by a given angle. The second surface Ps2 is an incident surface. Reference numeral Ps3 is a third surface of the prism 10 and is an exit surface from which light totally reflected at the first surface Ps1 is emitted outside the prism 10 after being incident through the second surface Ps2.
이러한 프리즘(10)의 제3 면(Ps3) 아래쪽에 결상 광학부(14)가 마련되어 있다. 결상 광학부(14)는 집광렌즈(14a)와 결상 렌즈계(14b)로 구성된다. 집광렌즈(14a)는 프리즘(10)의 제3 면(Ps3)을 통해 방출된 광(Lo)을 결상렌즈계(14b)로 집광시킨다. 결상 렌즈계(14b)는 집광렌즈(14a)로부터 입사된, 손가락(20) 지문에 대한 정보가 포함된 광을 결상 광학부(14) 아래에 위치하는 이미지 센서(18)에 결상시킨다. 참조번호 16은 이미지 센서(18)가 장착된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)을 나타낸다. 이미지 센서(18)의 두께는 인쇄회로기판(16)에 비해 매우 얇지만, 도면에는 편의 상 두껍게 도시하였다.The imaging optical unit 14 is provided below the third surface Ps3 of the prism 10. The imaging optical unit 14 is composed of a condenser lens 14a and an imaging lens system 14b. The condenser lens 14a condenses the light Lo emitted through the third surface Ps3 of the prism 10 to the imaging lens system 14b. The imaging lens system 14b forms an image incident on the image sensor 18 under the imaging optical unit 14 in the light incident from the condenser lens 14a and including the information on the fingerprint of the finger 20. Reference numeral 16 denotes a printed circuit board on which the image sensor 18 is mounted. The thickness of the image sensor 18 is very thin compared to the printed circuit board 16, but is shown thick in the figure for convenience.
이러한 종래 기술에 의한 지문인식장치가 동작되는 과정을 간략히 살펴본다.The process of operating the fingerprint recognition device according to the prior art will be briefly described.
먼저, 손가락(20)이 프리즘(10)의 제1 면(Ps1)에 접촉됨과 동시에 광원(12)으로부터 프리즘(10)의 제2 면(Ps2)을 통해 프리즘(10)에 광이 입사된다. 입사된 광은 내부 전반사각(θtr)으로 제1 면(Ps1)에 입사된다. 제1 면(Ps1)은 손가락(20) 표면의 볼록한 부분, 곧 지문의 테를 이루는 부분과 접촉되는 영역과 상기 테사이의 오목한 부분에 대응되는 영역으로 나눌 수 있다. 손가락(20)의 볼록한 부분과 접촉되는 영역에 입사된 광은 비록 그 입사각이 내부 전반사각이기는 하지만, 상기 입사광의 관점에서 그 경로 상에 존재하는 물질은 프리즘(10)과 공기가 아니라 프리즘(10)과 손가락(20)이고, 손가락(20)의 굴절률은 프리즘(10)보다 크기 때문에 산란된다.First, while the finger 20 is in contact with the first surface Ps1 of the prism 10, light is incident on the prism 10 from the light source 12 through the second surface Ps2 of the prism 10. The incident light is incident on the first surface Ps1 at an internal total reflection angle θtr. The first surface Ps1 may be divided into a convex portion of the surface of the finger 20, that is, an area in contact with a portion of the fingerprint, and an area corresponding to the concave portion between the tees. The light incident on the area in contact with the convex portion of the finger 20, although its angle of incidence is an internal total reflection angle, the material present on the path from the point of view of the incident light is not the prism 10 and the air but the prism 10. ) And the finger 20, and since the refractive index of the finger 20 is larger than the prism 10, it is scattered.
반면, 상기 테사이의 오목한 부분에 대응되는 영역에 내부 전반사각(θtr)으로 입사된 광은 그 경로 상에 프리즘(10), 공기, 손가락(20) 순으로 물질이 존재하고, 공기의 굴절률(n0)은 프리즘의 굴절률(np)보다 작기 때문에 전반사 된다.On the other hand, the light incident on the total internal reflection angle θtr in a region corresponding to the concave portion between the tees has a material in the order of the prism 10, the air, and the finger 20, and the refractive index of air n 0 ) is totally reflected because it is smaller than the refractive index n p of the prism.
이와 같이, 프리즘(10)의 제1 면(Ps1)에서 전반사된 광(Lo)은 제3 면(Ps3)을 통해 굴절된 다음, 집속렌즈(14a)에 입사된다. 집속렌즈(14a)에 의해 집속된 광은 결상렌즈(14b)를 통해서 이미지 센서(18)에 결상된다. 이렇게 결상된 상은 손가락(20)의 지문을 이루는 테가 아니라 테사이의 오목한 부분의 상이지만, 상기 지문의 테와 테사이의 오목한 부분은 양각 및 음각된 것과 동일하게 서로의 그림자와 같다. 따라서, 이미지 센서(18)에 결상된 상은 손가락(20)의 지문과 동일한 형태가 된다.As described above, the light Lo totally reflected from the first surface Ps1 of the prism 10 is refracted through the third surface Ps3 and then incident on the focusing lens 14a. Light focused by the focusing lens 14a is formed in the image sensor 18 through the imaging lens 14b. The image formed in this way is not an image of the edge of the finger 20, but an image of the recess between the tees, but the recess between the edge of the fingerprint is the same as the shadow of each other as embossed and engraved. Therefore, the image formed on the image sensor 18 becomes the same shape as the fingerprint of the finger 20.
한편, 이미지 센서(18)에 결상된 상의 왜곡은 손가락(20)이 접촉되는 프리즘(10)의 제1 면(Ps1)과 결상 광학부(14)의 중심을 지나는 광축(미도시)에 수직한 면(미도시)사이의 각(이하, 왜곡각이라 한다)으로 정해진다. 결상 광학부(14)의 집광 렌즈(14a)와 결상 렌즈계(14b)는 상기 광축을 따라 정렬되어 있으므로, 집광 렌즈(14a)에 수직하게 입사되는 광(이하, 수직 입사광이라 한다)은 상기 광축과 평행하게 된다. 따라서, 상기 왜곡각은 프리즘(10)의 제1 면(Ps1)과 상기 수직 입사광에 수직한 면(S)사이의 각(θ1)과 동일하게 된다. 왜곡각(θ1)은 적어도 45°이상이다.On the other hand, the distortion of the image formed in the image sensor 18 is perpendicular to the optical axis (not shown) passing through the center of the first surface Ps1 of the prism 10 with which the finger 20 is in contact with the imaging optical unit 14. The angle between the surfaces (not shown) is hereinafter determined. Since the condenser lens 14a and the imaging lens system 14b of the imaging optical unit 14 are aligned along the optical axis, light incident to the condenser lens 14a perpendicularly (hereinafter, referred to as vertical incident light) is aligned with the optical axis. Parallel. Accordingly, the distortion angle is equal to the angle θ1 between the first surface Ps1 of the prism 10 and the surface S perpendicular to the vertical incident light. The distortion angle θ1 is at least 45 degrees.
상술한 종래 기술에 의한 지문인식장치의 경우, 단일 프리즘을 사용하기 때문에 장치의 부피가 커질 뿐만 아니라 장치가격에서 프리즘이 차지하는 비중이 크기 때문에 경제적이지 못하다. 또한, 왜곡각(θ1)이 지나치게 커서 이미지 센서에 결상되는 상의 왜곡률이 크다.The fingerprint recognition device according to the related art described above is not economical because the device is not only bulky because of the use of a single prism but also a large portion of the prism in the price of the device. In addition, the distortion angle θ1 is so large that the distortion rate of an image formed in the image sensor is large.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 장치를 경제적으로 구성할 수 있고, 장치의 부피를 줄일 수 있으며, 왜곡각을 줄여 상의 왜곡률 또한 줄일 수 있는 지문인식장치를 제공함에 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the problems of the prior art, it is possible to economically configure the device, to reduce the volume of the device, and to reduce the distortion angle and also to reduce the distortion of the image fingerprint In providing a recognition device.
도 1은 종래 기술에 의한 지문인식장치의 구성을 개략적으로 보여주는 측면도이다.1 is a side view schematically showing the configuration of a fingerprint recognition device according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 지문인식장치의 구성을 보여주는 측면도이다.2 is a side view showing the configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시한 쉬트 프리즘에 포함된 미소 프리즘에서의 광의 전반사와 굴절을 보여주는 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing total reflection and refraction of light in the micro-prism included in the sheet prism shown in FIG. 2.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
38:쉬트 프리즘 40:미소 프리즘38: sheet prism 40: smile prism
42:광원 44:결상 광학부42: light source 44: imaging optical unit
46:인쇄회로기판 48:이미지 센서46: printed circuit board 48: image sensor
50:손가락 접촉면에 수직한 법선50: normal normal to finger contact
L1:수평면에 수직한 광 S1:손가락 접촉면L1: Light perpendicular to the horizontal plane S1: Finger contact surface
S2:입사면 S3:출사면S2: Entrance surface S3: Exit surface
S4:수평면 np:쉬트 프리즘 굴절률S4: horizontal plane n p : sheet prism refractive index
n0:공기 굴절률n 0 : air refractive index
θ2:손가락 접촉면과 광축에 수직한 평면의 사이각θ2: angle between the finger contact surface and a plane perpendicular to the optical axis
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 손가락이 접촉되는 면을 구비하고, 그 이면에 광이 입사되는 복수의 입사면과 입사된 광이 상기 손가락 접촉면에서 반사된 후 출광되는 복수의 출사면이 상기 손가락 접촉면을 따라 톱니 형태를 이루면서 순차적으로 구비된 쉬트 프리즘;In order to achieve the above technical problem, the present invention includes a surface in which a finger is in contact, and a plurality of incidence surfaces into which light is incident on the back surface thereof and a plurality of exit surfaces that are emitted after the incident light is reflected from the finger contact surface. A sheet prism sequentially formed while forming a sawtooth shape along the finger contact surface;
상기 쉬트 프리즘의 일측에서 상기 복수의 입사면을 향해 광을 방출하는 광원;A light source emitting light toward one of the plurality of incident surfaces from one side of the sheet prism;
상기 손가락의 지문에 대한 상이 결상되는 이미지 센서; 및An image sensor forming an image of a fingerprint of the finger; And
상기 쉬트 프리즘과 상기 이미지 센서사이에 구비되어 상기 쉬트 프리즘으로부터 입사되는 상기 손가락 지문에 대한 정보가 포함된 광을 상기 이미지 센서에 결상시키는 결상 광학부가 구비되어 있되,An imaging optical unit is provided between the sheet prism and the image sensor to form light on the image sensor that includes information about the fingerprint of the finger incident from the sheet prism.
상기 입사면과 출사면으로 이루어지는 상기 톱니 형태는 비대칭인 것을 특징으로 하는 지문인식장치를 제공한다.The tooth form consisting of the entrance surface and the exit surface provides a fingerprint recognition device characterized in that the asymmetric.
여기서, 상기 입사면의 면적이 상기 출사면의 면적보다 넓다.Here, the area of the incident surface is wider than the area of the exit surface.
상기 입사면은 반투광면으로써 그라인딩(grinding)되어 있다.The incidence surface is ground as a semi-transmissive surface.
상기 광원으로부터 입사되는 광을 확산시키기 위해, 상기 입사면에 확산판이 부착되어 있다.In order to diffuse the light incident from the light source, a diffusion plate is attached to the incident surface.
상기 복수의 입사면 중 선택된 하나의 입사면과 이에 인접한 상기 복수의 출사면 중 선택된 하나의 출사면으로 이루어지는 하나의 톱니는 미소 프리즘으로써, 상기 미소 프리즘의 입사면과 상기 손가락 접촉면이 이루는 제1 내부각과 상기 미소 프리즘의 출사면과 상기 손가락 접촉면이 이루는 제2 내부각이 서로 다르다.One tooth formed of the selected one of the plurality of entrance surfaces and the one of the plurality of exit surfaces adjacent thereto is a micro prism, and a first internal portion formed between the entrance surface of the micro prism and the finger contact surface The angle and the second internal angle formed by the exit surface of the microprism and the finger contact surface are different from each other.
이러한 본 발명에 의한 지문인식장치를 이용하면, 종래보다 장치를 소형화할 수 있고, 장치의 가격을 낮출 수 있으며, 손가락 지문에 대한 이미지의 왜곡률도 줄일 수 있다.When the fingerprint recognition device according to the present invention is used, the device can be miniaturized, the price of the device can be reduced, and the distortion rate of the image of the fingerprint can be reduced.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 지문인식장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 지문인식장치의 구성을 보여주는데, 여기서 참조번호 38은 지문인식장치의 핵심인 쉬트 프리즘(또는 프리즘 플레이트)을 나타낸다. 쉬트 프리즘(38)은 손가락(미도시)이 접촉되는 면(S1)의 이면에 복수의 미소 프리즘(40)을 구비한다. 복수의 미소 프리즘(40)은 손가락 접촉면(S1)을 따라 순차적으로 구비되어 있다. 따라서, 손가락 접촉면(S1)의 이면은 톱니 형태가 된다. 미소 프리즘(40)은 광이 입사되는 입사면(S2)과 입사면(S2)을 통해서 입사된 광이 손가락 접촉면(S1)에서 반사되어 출광되는 출사면(S3)을 포함한다. 입사면(S2)은 반투광면으로써 그라인딩 된 것이 바람직하다. 따라서, 입사면(S2)에 입사된 광은 쉬트 프리즘(38)내로 확산된다. 입사면(S2)은 이와 같이 반투광면인 것이 바람직하지만, 완전 투광면일 수도 있는데, 이때는 입사면(S2)에 입사되는 광의 확산을 위한 별도의 확산판이 부착된 것이 바람직하다. 이러한 쉬트 프리즘(38)의 일측에 입사면(S2)을 향해 광을 방출하는 광원(42)이 구비되어 있다. 광원(42)은 복수의 입사면(S2) 전체에 고르게 광을 방출시키는 광원, 예컨대 LED인 것이 바람직하다. 쉬트 프리즘(38) 아래에 손가락 지문에 대한 상이 결상되는 이미지 센서(48), 예를 들면 CMOS칩이 구비되어 있다. 이미지 센서(48)는 PCB(46)에 장착되어 있다. 쉬트 프리즘(38)과 이미지 센서(48)사이에 상기 손가락 지문에 대한 상을 이미지 센서(48)에 결상시키는 결상 광학부(44)가 구비되어 있다. 결상 광학부(44)는 복수의 렌즈들, 예를 들면 오목렌즈와 볼록렌즈들로 구성된다. 도 2에서 참조번호 50은 손가락 접촉면(S1)에 수직한 법선을 나타낸다.2 shows a configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention, where reference numeral 38 denotes a sheet prism (or prism plate) that is the core of the fingerprint recognition device. The sheet prism 38 includes a plurality of micro prisms 40 on the rear surface of the surface S1 to which a finger (not shown) is in contact. The plurality of micro prisms 40 are sequentially provided along the finger contact surface S1. Therefore, the back surface of the finger contact surface S1 becomes jagged. The micro-prism 40 includes an incident surface S2 on which light is incident and an emission surface S3 on which light incident through the incident surface S2 is reflected at the finger contact surface S1 and is emitted. The incident surface S2 is preferably ground as a semi-transmissive surface. Therefore, light incident on the incident surface S2 is diffused into the sheet prism 38. Although the incident surface S2 is preferably a semi-transmissive surface as described above, it may be a completely transmissive surface. In this case, it is preferable that a separate diffuser plate is attached to diffuse the light incident on the incident surface S2. One side of the sheet prism 38 is provided with a light source 42 for emitting light toward the incident surface S2. The light source 42 is preferably a light source, for example, an LED, which emits light evenly across the plurality of incident surfaces S2. An image sensor 48, for example, a CMOS chip, is formed under the sheet prism 38 to form an image of a finger fingerprint. The image sensor 48 is mounted to the PCB 46. An imaging optic 44 is provided between the sheet prism 38 and the image sensor 48 to form an image of the finger fingerprint on the image sensor 48. The imaging optical unit 44 is composed of a plurality of lenses, for example, concave lenses and convex lenses. In FIG. 2, reference numeral 50 denotes a normal line perpendicular to the finger contact surface S1.
다음에는 이러한 지문인식장치의 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Next, the operation of the fingerprint recognition device will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
광원(42)으로부터 입사된 광은 복수의 미소 프리즘(40)들의 입사면(S2)으로 입사된다. 이때, 미소 프리즘(40)의 입사면(S2)의 면적은 도 3에 도시한 바와 같이 출사면(S3)의 면적보다 훨씬 넓기 때문에, 미소 프리즘(40)은 손가락 접촉면(S1)과 입사면(S2)이 이루는 제1 내부각(θp1)과 손가락 접촉면(S1)과 출사면(S3)이 이루는 제2 내부각(θp2)이 서로 다른 비대칭 형태가 되고, 입사면(S2)과 출사면(S3)이 이루는 제3 내부각(θp3)은 제1 및 제2 내부각(θp1, θp2)보다 크게 된다. 그리고 도 2에 도시한 바와 같이 광원(42)은 미소 프리즘(40)의 입사면(S2)과 정면으로 마주하지 않도록 구비되기 때문에, 광원(42)으로부터 입사면(S2)으로 입사되는 광은입사면(S2)에 비스듬하게 입사되어 내부 전반사 조건을 만족하게 된다. 상기 입사광은 입사면(S2)이 반투광성이기 때문에 또는 입사면(S2)에 별도의 확산판이 부착될 수 있기 때문에, 입사면(S2)에 입사된 광은 입사면(S2)을 통과하면서 미소 프리즘(40) 내부로 확산된다. 미소 프리즘(40) 내부로 확산된 광 중에서 손가락 접촉면(S1)에 내부 전반사 조건을 만족하도록 입사되는 광은 손가락 접촉면(S1)에서 내부 전반사되어 출사면(S3)을 향하게 된다. 이때, 내부 전반사 조건을 만족하도록 손가락 접촉면(S1)에 입사되는 광 중에서도 손가락 지문의 테가 접촉된 영역에 입사되는 광은 종래 기술의 설명에서 기술한 바와 같이 산란되고 상기 테와 테사이의 영역에 입사되는 광은 미소 프리즘(40)에 이어 굴절률이 미소 프리즘(40)의 굴절률(np)보다 낮은 공기층이 존재하기 때문에 전반사된다. 결국, 내부 전반사 조건을 만족하면서 손가락 접촉면(S1)에 입사되는 광 중에서 미소 프리즘(40)의 출사면(S3)으로 전반사되는 광은 손가락 접촉면(S1) 중에서 손가락 지문의 테와 테사이의 영역에 입사되는 광들뿐이다. 이하, 손가락 접촉면(S1)에 내부 전반사 조건을 만족하도록 입사된 광은 이들 광을 의미한다.Light incident from the light source 42 is incident on the incident surface S2 of the plurality of micro prisms 40. At this time, since the area of the incident surface S2 of the micro-prism 40 is much larger than the area of the exit surface S3 as shown in FIG. 3, the micro-prism 40 has the finger contact surface S1 and the incident surface ( The first inner angle θp1 formed by S2 and the second inner angle θp2 formed by the finger contact surface S1 and the emission surface S3 become different asymmetrical shapes, and the incident surface S2 and the emission surface S3 are different from each other. The third internal angle θp3 formed by) becomes larger than the first and second internal angles θp1 and θp2. As shown in FIG. 2, since the light source 42 is provided so as not to face the incident surface S2 of the micro-prism 40 in front, the light incident from the light source 42 to the incident surface S2 is incident. Obliquely incident on the surface S2 satisfies the internal total reflection condition. Since the incident light is semi-transmissive because the incident surface S2 or a separate diffuser plate may be attached to the incident surface S2, the light incident on the incident surface S2 passes through the incident surface S2 and has a small prism. 40 is spread inside. Among the light diffused into the micro-prism 40, the light incident to the finger contact surface S1 to satisfy the total internal reflection condition is totally internally reflected at the finger contact surface S1 to face the emission surface S3. At this time, among the light incident on the finger contact surface S1 so as to satisfy the total internal reflection condition, the light incident on the region where the edge of the finger fingerprint is contacted is scattered as described in the description of the prior art, The incident light is totally reflected since the microprism 40 is followed by an air layer having a refractive index lower than the refractive index n p of the microprism 40. As a result, the light totally reflected by the exit surface S3 of the micro-prism 40 among the light incident on the finger contact surface S1 while satisfying the total internal reflection condition is applied to the region between the edges and the edges of the finger fingerprint in the finger contact surface S1. Only the incident light is. Hereinafter, light incident on the finger contact surface S1 to satisfy the total internal reflection condition means these lights.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 손가락 접촉면(S1)에 내부 전반사각(θtr)으로 입사된 광은 동일한 각으로 반사되어 출사면(S3)에 소정의 입사각(θi)으로 입사된 다음, 출사면(S3)에서 스넬의 굴절 법칙에 따라 굴절된다. 출사면(S3)에서 굴절되는 광은 미소 프리즘(40)에서 공기층으로 굴절된다. 곧, 광학적으로 밀한 매질에서 소한 매질로 진행되기 때문에, 출사면(S3)에서 굴절되는 광의 굴절각(θr)은 출사면(S3)에 입사될 때의 입사각(θi)보다 훨씬 크게 된다. 이와 함께 상기한바와 같이 미소 프리즘(40)의 비대칭성 때문에, 출사면(S3)에서 굴절된 광(L1)은 손가락 접촉면(S1)과 소정의 각(θ2)을 이루는 수평면(S4)에 대해 수직한 방향으로 진행하게 된다. 수평면(S4)과 손가락 접촉면(S1)이 이루는 각(θ2)은 바로 손가락 지문에 대한 이미지의 왜곡률을 결정하는 왜곡각이 된다. 상기 왜곡각(θ2)은 10°∼40°정도이다. 이러한 왜곡각은 입사광의 사입사와 미소 프리즘(40)의 비대칭성 등으로 인해 종래 보다 훨씬 작아진다. 이러한 사실은 도 1과 도 2를 비교함으로써 알 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the light incident on the finger contact surface S1 at the total internal reflection angle θtr is reflected at the same angle to be incident on the emission surface S3 at a predetermined incident angle θi and then emitted. It is refracted in accordance with Snell's law of refraction at face S3. Light refracted at the exit surface S3 is refracted by the air layer in the micro prism 40. In other words, since the optically dense medium proceeds from the medium to the medium, the angle of refraction θr of the light refracted by the emission surface S3 becomes much larger than the angle of incidence θi when incident on the emission surface S3. In addition, due to the asymmetry of the micro-prism 40 as described above, the light L1 refracted by the exit surface (S3) is perpendicular to the horizontal plane (S4) forming a predetermined angle (θ2) with the finger contact surface (S1). Will proceed in one direction. The angle θ2 formed between the horizontal plane S4 and the finger contact surface S1 is a distortion angle that determines the distortion rate of the image with respect to the finger fingerprint. The distortion angle θ2 is about 10 ° to 40 °. This distortion angle is much smaller than before due to the incident light incident light and the asymmetry of the micro-prism 40. This can be seen by comparing FIG. 1 with FIG.
계속해서, 도 2를 참조하면, 상기한 바와 같이 미소 프리즘(40)의 출사면(S3)에서 굴절된 광(L1)은 결상 광학부(44)를 거쳐서 PCB(46)에 장착된 이미지 센서(48)에 도달되어 이미지 센서(48)에 손가락 지문에 대한 이미지가 맺히게 된다. 이러한 이미지는 광전변환을 통해서 인지된다.Subsequently, referring to FIG. 2, as described above, the light L1 refracted at the exit surface S3 of the micro-prism 40 is mounted on the PCB 46 via the imaging optical unit 44 ( 48), an image of a finger fingerprint is formed on the image sensor 48. This image is perceived through photoelectric conversion.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 단일 광원 또는 복수의 미소 광원을 출사면과 마주하도록 배치하고, 이미지 센서를 입사면에서 굴절된 광을 수광할 수 있는 위치에 배치할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, a person of ordinary skill in the art may arrange a single light source or a plurality of micro light sources to face the emission surface, and place the image sensor at a position capable of receiving light refracted at the incident surface. Could be Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 지문인식장치의 경우, 종래 기술에 의한지문인식장치에 사용된 프리즘에 비해 훨씬 얇고 부피도 작은 쉬트 프리즘을 구비하기 때문에, 종래의 지문인식장치에 비해 장치를 소형화 및 박막화 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 쉬트 프리즘의 가격은 종래 장치에 사용된 프리즘 가격에 비해 몇 분의 일에 불과하므로, 장치의 가격을 낮출 수 있다. 아울러, 쉬트 프리즘에 포함된 미소 프리즘의 비대칭 특성과 사입사 특성 등으로 왜곡각이 작기 때문에, 손가락 지문에 대한 이미지의 왜곡률을 줄일 수 있다. 그 결과, 지문에 대한 보다 정확한 이미지를 얻을 수 있다.As described above, in the case of the fingerprint recognition device according to the present invention, since the sheet prism is much thinner and smaller than the prism used in the fingerprint recognition device according to the prior art, the device can be miniaturized compared to the conventional fingerprint recognition device. In addition, the sheet prism can be thinned and the price of the sheet prism is only a few minutes compared to the price of the prism used in the conventional apparatus, thereby reducing the price of the apparatus. In addition, since the distortion angle is small due to the asymmetry and the incidence characteristics of the microprism included in the sheet prism, the distortion rate of the image with respect to the finger fingerprint can be reduced. As a result, a more accurate image of the fingerprint can be obtained.
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