KR20050048511A

KR20050048511A - 화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법

Info

Publication number: KR20050048511A
Application number: KR1020040094477A
Authority: KR
Inventors: 시게타카주유키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2005-05-24
Also published as: CN1310499C; US7623689B2; US20050105785A1; KR100629280B1; CN1620113A

Abstract

복수의 광원에 있어서 광량의 변동에 의한 광량의 불균일을 보정할 수 있는 화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법을 제공한다. 촬상소자부(104)는 2차원적으로 배치된 화소를 구비하고, 물체를 촬상한다. 광원(103)은 촬상소자부(104)의 주주사방향에 평행하게 배치된 복수의 LED로 구성되며, 물체에 광을 조사한다. LED구동부(108)는 촬상소자부(104)의 주주사방향의 중앙영역의 광량분포를 더욱 균일하게 하도록 복수의 LED의 휘도를 제어한다.

Description

화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법{IMAGE PICKUP APPARATUS, FINGERPRINT CERTIFICATION APPARATUS AND IMAGE PICKUP METHOD}

<발명의 배경>

<발명의 분야>

본 발명은, 물체의 화상을 취득하는 화상취득장치, 화상취득장치를 이용하는 지문인증장치 및 화상취득방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 지문인증 등과 같이 생체인증시스템에 적절하게 장착된 화상취득장치 및 그 화상취득장치를 이용하는 지문인증장치 및 화상취득방법에 관한 것이다.

<관련된 배경기술>

최근, 개인정보와 비밀정보에 대한 보호를 확보하기 위하여, 지문인증장치 등의 생체인증시스템이 주목되고 있으며, 사무기기나 휴대기기에의 수요도 증가하고 있다. 이러한 지문, 얼굴, 홍채, 장문(palm pattern) 등을 이용하는 생체인증은, 화상취득장치로부터 생체의 화상을 취득해서, 그 취득한 화상으로부터의 특징을 추출해서, 이렇게 추출된 정보를 원래 등록된 데이터와 비교하여 본인을 인증한다.

여기서, 생체인증시스템에서 이용된 화상취득장치의 검출시스템으로서, CCD, CMOS센서 등의 촬상소자를 이용하는 광학시스템, 정전용량방식, 압력검지방식, 감열방식, 전계검출방식 등이 있다. 또한, 다른 분류로서는, 2차원영역센서를 이용함으로써 물체화상을 일괄해서 취득하는 영역타입과, 1차원라인센서와 부주사방향으로 5 내지 20개 정도의 화소수를 가진 밴드형상의 2차원센서를 이용함으로써 부주사방향으로 순차적으로 촬상한 물체의 화상을 합성해서 전체화상을 취득하는 스윕타입(sweep type)이라고 칭하는 촬상시스템을 이용할 수 있다(예를 들면, 일본국 특개평 제 2002-216116호).

지금까지, 이러한 생체인증시스템에서는, 화상취득장치에 의해 취득한 화상에 대해서 콘트러스트의 개선, 가장자리 강조 등 다양한 화상처리를 행한 후, 조회를 행하기 위한 특징추출처리를 행한다.

또한, 수광영역내의 다른 부분에서 노광조건을 변화시킴으로써 촬상을 행하는 화상입력장치에 관한 종래의 기술이 개시되어 있다(예를 들면, US 2003 147550A1).

그러나, 생체인증시스템에서, 원래의 화상 자체가 어느 정도 일정하게 충분한 화질이 없으면, 특징추출레벨이 떨어지므로, 인증정확도가 악화된다. 예를 들면, 광학시스템의 지문센서에 있어서, 광원의 질은 촬상된 화상 그 자체의 화질을 결정하는 중요한 요소이다.

예를 들면, 복수의 LED를 광원으로 하는 경우에 있어서, 각각의 광원(LED)의 광량의 비균일성의 문제가 야기된다. 예를 들면, LED가 휘도랭크에 따라서 층별되는 경우라도, 동일한 전류값에 대하여 최소값과 최대값 사이에 2배 다른 경우라도, 이러한 차이는 허용범위로 하여, 동일한 제품으로서 출하된다. 즉, 제품간에 동일한 전류치에 대하여 휘도의 불균일이 크다.

이러한 경우에 있어서, 복수의 LED를 광원으로 하면, 휘도의 불균일성이 그대로 지문화상에 나타나며, 최대의 동적범위의 50%를 광원의 비균일성이 차지하여 신호성분에 압박을 가한다. 이것은 S/N의 저하를 야기시키키고, 비균일성의 간섭때문에, 배경제거, 융선추출 등과 같은 촬상화상의 특징을 추출하는 화상처리가 더욱 곤란하며, 그 결과로서, 인증정확도가 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 특히 손가락을 센서에 부착하게 하는 광학형지문센서의 경우에 있어서, 광원은 센서의 부근에 배치되기 때문에, 광원과 센서 사이의 거리 관계 때문에 센서상의 수광영역에 따라서 광량이 불균일하게 되는 광량불균일(세이딩)이 발생한다. 또한, 이러한 경우에 있어서, 휘도 차이가 그대로 촬상한 지문화상에 표시되기 때문에, 상기 설명한 바와 같이, 광원의 불균일성이 신호성분을 압박해서 S/N을 저하시키고 배경제거, 융선추출 등의 화상처리를 곤란하게 함으로써, 조회의 정확도를 저하시킨다.

특히, 스위프타입의 지문센서의 경우에 있어서, 촬상화상의 화질의 열화 때문에 하기 설명한 바와 같이 두개의 특유한 문제가 발생한다. 첫번째, 화상재구성(부분화상를 상호간의 결합하는 처리)을 곤란하게 하는 문제가 발생한다. 화상을 재형성하기 위하여, 센서상의 손가락(지문) 이동의 부분화상을 취득한 후, 상하로 서로 인접하는 부분화상 사이의 상관성을 산출하여 동일한 지문영역을 검출할 필요성이 있다. 이 때, 촬상영역에서 광원으로부터의 거리차이와 광원 자신의 변동 때문에 휘도차이가 존재하는 경우, 상관성은 이러한 휘도차이의 량 만큼 상관성이 저하되므로, 동일한 지문영역의 검출이 곤란하게 되는 문제점이 발생한다. 이러한 상관성의 열화는 세이딩이 손가락의 이동방향에 존재하는 경우 특히 현저하게 된다.

두번째, 지문의 특징점이 재형성 후 전체손가락의 화상으로부터 추출하는 경우, 잘못된 특징점이 검출되거나 본래의 특징점이 검출되지 않아서 조회의 정확도가 저하되는 문제점이 발생한다. 손가락의 이동방향으로 세이딩이 존재하는 경우, 높은 휘도를 가지는 행(최초로 판독되는 행이라고 함)과 낮은 휘도를 가지는 행(최후로 판독되는 행이라고 함)을 포함하는 행방향으로 휘도차이가 있는 복수의 부분화상을 얻는다. 이들 부분화상이 연속해서 함께 결합하는 경우, 예를 들면, 제 1부분화상의 최후의 행과 제 2부분화상의 최초의 행을 결합하는 처리를 행한다. 이와 같이, 제 1부분화상의 최후의 행(제 1행이라고 함)과 제 2부분화상의 최초의 행(제 2행이라고 함) 사이의 상관성을 산출해서 그 행을 서로 결합시키는 경우, 제 1행과 제 2행 사이의 휘도차이가 세이딩 때문에 큰 경우, 때때로 결합된 부분에서 의사적(擬似的)인 선이 생기는 문제점이 발생한다. 각각의 부분화상마다의 경계에 나타나는 동일선을 의사적인 선으로 착오로 인식할지도 모르는 문제점이 나타날 수도 있다. 일반적으로, 지문의 특징점의 추출은 지문패턴의 융선을 검출함으로써 행하고 융선의 불연속점과 분기점은 특징점으로서 검출된다. 따라서, 의사지문패턴으로서 착오로 인식되는 경우, 이러한 불연속점과 분기점이 생기고, 본래 특징이 아닌 점이 특징점으로서 추출된다. 이것에 의해, 지문의 조회가 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 이러한 문제점에 대한 해결책으로서, 추출된 촬영화상의 보정을 화상처리하는 것도 고려할 수 있지만, 보정된 부분에 대한 S/N이 열화되기도 하고 부작용인 화질의 열화가 빈번하게 발생되므로 근본적인 해결책이 될 수 없다.

또한, 광센서는 외부광에 의해 쉽게 영향받는 문제점을 갖는다. 물체가 광원으로부터의 광에 의해 주로 조사되고, 즉, 외부광이 실내 또는 야간에 약한 경우, 주간에 실외 또는 창으로부터의 강한 입사광이 광원으로부터의 광과 함께 물체를 조사하는 경우, 광량과 그 분포상태는 급격하게 변하고, 추출된 화상이 동일한 화상인 경우라도 급격하게 변한다.

예를 들면, 실내에 있을때의 광량조건하에서 최적화한 경우, 한 여름 직접적인 햇빛 아래인 경우라도, 상정된 동적범위에 진입하지 않지만, 광량이 강하기 때문에 화상이 증발한다. 반대로, 쾌청한 환경하에서 최적화하는 경우, 광량이 너무 약한 경우에는 갈색이 된다.

또한, 일몰광이 창문으로부터 간접적으로 입사하는 경우 등과 같은 경우에 있어서, 평면내에서 광량분포가 급격하게 변하는 때, 평면내의 화상의 일부는 증박하거나 갈색으로 되어, 화상처리와 인증에 사용되는 동적범위내에 포함된 화상범위가 좁혀진다.

상기 설명한 이유 때문에, 외부광의 영향은 부분적인 화상의 계산시간, 계산결과, 조회의 정확도 등에 영향을 끼치는 문제점이 발생한다.

외부광이 센서의 화소에 진입하는 것을 방지하는 차광덮개를 형성하거나 외부광을 방지하는 광학부재를 형성하는 방법이 고려되지만, 외부광을 방지하는 차광덮개 및 광학부재는 외부형상의 크기의 확대 및 그 가격의 상승을 초래한다.

본 발명은 상기 설명한 환경의 견지에서 이루어졌으며, 상기 설명한 문제점중 적어도 하나를 해결하며, 본 발명의 목적은, 복수의 광원에서 광량의 변동으로 인한 광량불균일성을 보정할 수 있는 화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 광원과 센서 사이의 위치관계로 인하여 발생한 세이딩을 보정할 수 있는 화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 외부광으로 인하여 광량의 변화 및 비균일성을 검출하고, 보정하는 화상취득장치, 지문인증장치 및 화상취득방법을 제공하는 데 있다.

<발명의 요약>

본 발명은 상기 설명한 문제점을 해결하기 위해 이루어졌으며, 본 발명에 의한 화상취득장치는 1차원 또는 2차원적으로 배치된 화소로 이루어졌으며, 물체를 촬영하는 화상취득수단과 광에 의해 물체를 조사하는 광조사수단으로 이루어졌으며, 상기 화상취득수단은, 물체와 촬상수단이 상대적으로 이동하는 경우, 물체의 부분화상을 출력하며, 촬상수단의 부분화상평면내에서 노광을 제어하는 제어수단으로 이루어졌다.

또한, 본 발명에 의한 화상취득장치는 2차원적으로 배치된 화소와, 물체의 촬상과 촬상수단의 주주사방향에 평행하게 배치된 복수의 광조사수단과, 복수의 광조사수단의 휘도를 제어하는 제어수단과, 촬상수단의 전하축적기간 또는 광조사수단의 휘도 중 적어도 한쪽을 제어하는 부주사방향제어수단으로 이루어지며, 상기 제어수단은 복수의 광조사수단의 휘도를 제어함으로써 촬상수단의 주주사방향의 광량분포를 제어하며, 부주사방향제어수단은 화상취득수단의 전하축적기간 또는 광조사수단의 휘도 중 적어도 한쪽을 제어하여 화상취득수단의 부주사방향의 광조사수단의 휘도차를 보정한다.

또한, 본 발명에 의한 화상취득장치는 물체촬상용의 화상취득수단과, 물체를 광에 의해 조사하는 광조사수단과, 외부광상태를 추정하는 추정수단과, 추정수단에 의해 추정된 외부광에 의한 화상취득수단의 화상면내에서 노광을 제어하는 제어수단으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 의한 지문인식장치는, 청구항 1 내지 10항에 기재된 어느 한 항에 의한 화상취득장치를 구비함으로써 특징지워진다.

또한, 본 발명에 의한 지문인식장치는, 청구항 15 내지 20항에 기재된 어느 한 항에 의한 화상취득장치를 구비함으로써 특징지워진다.

또한, 본 발명에 의한 화상취득장치는 물체의 화상취득을 위한 촬상수단을 이용함으로써 물체를 광에 의해 조사함으로써 화상을 추출하는 화상취득방법에 관한 것이며, 상기 촬상수단과 물체는, 물체의 복수의 부분화상을 출력하고, 촬상수단의 부분적인 화상면 내의 노광이 제어되도록, 상대적으로 이동한다.

또한, 본 발명에 의한 화상취득방법은 물체의 촬상을 위한 촬상수단을 이용함으로써 물체를 광에 의한 조사에 의해 화상을 추출하는 화상취득방법에 관한 것이며, 상기 촬상수단의 화상면내의 노광은 외부광상태에 의해 제어된다.

<바람직한 실시예에 대한 설명>

본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 제 1실시예인 본 발명을 채택하는 스윕(주사)타입의 지문인증장치의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.

본 실시예의 지문인증장치는 촬상소자부(101)와 인증부(102)로 이루어진다. 예를 들면, 촬상소자부(101)는 화상센서로 이루어진 화상부이며, 인증부(102)는 개인용 컴퓨터 또는 촬상소자부(101)에 의해 실행되는 기능의 조합이며, 인증부(102)는 도시되지 않은 개인용컴퓨터에 접속된 개별장치인 지문인증부로 조합될 수 있다.

먼저, 촬상소자부(101)에 대하여 설명한다. 도 1의 촬상소자부(101)에서, (103)은 본 실시예에 있어서 LED(Light Emitting Diode)인 조명용 광원(광조사수단)이다. (108)은 휘도와 LED의 라이팅시간을 제어하는 LED 구동부이다.

(104)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)타입 등의 촬상소자부를 표시하며, 제 1차원센서 또는 약 5 내지 20개인 부주사방향의 화소수를 가지는 밴드형상의 제 2차원센서이며, 화상을 취득하는 피대상물의 면적보다 작다. 본 실시예에 있어서 촬상소자부(104)는 CMOS타입의 센서이며, 주주사방향으로 화소수가 521이며 부주사방향으로 화소수가 12인 밴드형상의 제 2차원센서이다.

(105)는 촬상소자부(104)와 AD(Analogue Digital)변환부(107)의 샘플링타이밍을 제어하는 센서구동부를 표시한다. (106)은 촬상소자부(104)로부터의 아날로그출력을, 후속스테이지의 AD변환기(107)에 의해 처리되는 적절한 DC(직류)로 클램핑하여 적절한 증폭을 행하는 증폭기클램핑부이다. (107)은 촬상소자부(104)로부터 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 AD변환기를 표시한다. 또한, (109)는 인증부(102)와 통신을 행하는 통신부를 표시한다.

(110a) 및 (110b)는, 각각 촬상소자부(104)와 증폭기클램핑부(106)에 의해 출력되는 아날로그신호를 전파하는 화상데이터신호선을 표시한다. (110c)는 AD변환기(107)에 의해 출력되는 디지털신호를 전파하는 화상데이터신호라인을 표시한다. (112a) 및 (112c)는 센서구동부로부터 촬상소자부(104) 및 AD변환부(ADC부)로 출력되는 구동펄스의 신호선을 표시한다. (112b)는 LED구동부(108)로부터 광원(103)에 송부되는 구동펄스의 신호선을 표시한다. (111)은 통신부(109)가 인증부(102)로부터 제어신호를 받아서 출력하는 신호선을 표시하며, 이것은 센서구동부(105)와 LED구동부(108)의 제어를 행하는 신호를 전송하는 제어선이다.

(113)은 통신부(109)가 ADC부(107)로부터 입력되는 화상데이터신호를 출력하여 인증부(102)에 전송하는 데이터신호선이다. (114)는 인증부(102)로부터의 제어신호를 촬상소자부(101)의 통신부(109)에 전송하는 제어신호선이다.

다음, 인증부(102)에 대하여 설명한다. 인증부(102)에 있어서, (115)는 화상취득부(101)와 통신을 행하는 통신부를 표시한다. (135)는 부주사방향으로 순차적으로 촬상된 복수의 화상데이터에 의하여 밴드형상의 2차원센서를 가지는 화상취득부(101)에 의해 출력된 물체를 표시하는 화상을 합성하기 위한 화상합성부를 표시한다. (136)은 화상합성부(135)에 의해 화상처리를 행하기 위해 이용된 프레임메모리부를 표시한다.

(121)는 화상합성부(135)에 의해 출력된 합성화상데이터에 의해 촬상소자부(104)상에 손가락을 올려놓고 그 손가락이 허위가 아닌 진짜인지를 검지하는 생체검지부를 표시한다. 생체검지부(121)는, 화상데이터내의 물체가 컬러성분 및 화상데이터의 휘도변동에 의해 생체인지의 여부를 추정한다. (122a)는 생체정보휘도검출부를 표시하며, 화상합성부(135)에 의해 출력된 합성화상데이터중으로부터 생체정보를 포함하는 영역을 추정하고 추정된 생체정보영역의 휘도를 검출한다. (123a)는 생체정보휘도검출부(122a)를 포함하는 각각의 유닛으로부터 정보를 수신하고 화상취득부(101)를 제어하는 제어신호를 통신부(115)를 개재하여 화상취득부(101)로 출력하는 제어부를 표시한다.

(116)은, 화상합성부(135)에 의해 출력된 합성화상에 대한 특징을 추출하기 위하여 가장자리강조 등과 같은 화상처리를 행하는 전처리부이다. (117)은 전처리부(116)에 의해 화상처리를 행하기 위해 이용되는 프레임메모리부를 표시한다. (118)은 전처리부(116)에 의해 처리된 화상데이터로부터 특성의 추출을 행하는 특징추출부를 표시한다. (119)는 특징추출부에 의해 추출된 개인특징을 데이터베이스부(120)에 등록 또는 이미 등록된 데이터와 비교 및 조회하는 등록ㆍ조회부이다. (120)은 개인데이터를 저장하는 데이터베이스부를 표시한다.

(124a),(124b) 및 (124c)는 화상데이터를 전송하는 데이터선이다. (125)는 데이터베이스(120)와 등록ㆍ조회부(119) 사이의 데이터선과 제어선이다. (126)은 특징추출부(118)의 추출상태를 제어부(123a)에 전송하는 신호선이다. (127) 및 (129a)는 화상합성부(135)에 의해 출력된 합성화상데이터를 생체정보휘도검출부(122a)와 손가락검지부(121)에 전송하는 신호선이다. (128)은 제어부(123a)에 생체검출결과를 전송하는 신호선이며, (130a)은 생체정보휘도검출결과를 생체정보휘도검출부(122a)에 의해 제어부(123a)에 전송하는 신호선이다. (131)은 각각의 부의 상태를 받아서 제어부(123a)에 의해 출력된 화상취득부(101)를 제어하는 제어신호를 통신부(115)에 전송하는 신호선이다.

본 실시예의 화상취득부(101)는, 광원(103)을 구성하는 각각의 LED소자의 휘도비균일성과 각각의 LED와 촬상소자부(104) 사이의 위치관계에 의해 결정되는 광량의 비균일성(세이딩)을 출하시에 미리 검사하고, 제어부(123a)가 센서구동부(105)와 LED구동부(108)에 제어신호를 통신부(115)를 통하여 송신하여 휘도비균일성과 광량의 비균일성을 LED휘도분포로부터 산출된 조정값과 보정값을 매치시킨다. 센서구동부(105)와 LED구동부(108)는 제어부(123a)로부터의 제어신호에 의해 광원(103)의 각각의 LED의 광량과 촬상소자부(104)의 동작을 제어한다. LED휘도분포로부터의 보정값 등을 산출하는 타이밍은 출하시에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 생체정보휘도검출부(122a)에 의하여 각각의 LED와 촬상소자부 등 사이의 위치관계에 의해 결정되는 광량의 불균일성과 광원(103)의 각각의 LED의 휘도비균일성을 검출함으로써, 센서구동부(105)와 LED구동부(108)를 제어하면서, 손가락이 놓여지는 영역의 휘도를 추정하고, 보정값과 조정값을 동적으로 변경시키도록 제어신호가 전송되고, 촬상소자부(104)의 동작과 광원(103)의 각각의 LED의 광량이 제어될 수 있다. 또한, 제어부는 화상취득장치내에 형성될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이 제어부(123a)로부터 보정과 조정을 행함으로써, 촬상소자부(101)는 물체의 손가락을 광주사하는 광원의 광량의 균일성을 향상시키며, 동시에, 세이딩에 의한 노광상태를 제어할 수 있으며, 촬상면내의 조명조건의 차이를 보정하면서 지문화상의 추출을 행할 수 있다.

다음, 본 실시예에서 스윕타입이라고 칭하는 시스템을 이용하는 광타입지문센서에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.

도 2a, 2b, 2c 및 2d는 본 실시예에 있어서 스윕타입이라고 칭하는 시스템을 이용하는 광타입지문센서의 동작원리와 개략적인 구성에 대하여 도시하는 도이다. 도 2a는 손가락을 측면방향으로부터 본 광학타입지문센서의 개략적인 도이며, 도 2b는 손가락을 위에서부터 본 광학타입지문센서의 개략도이다. 또한, 도 2c는 밴드형상의 2차원센서에 의해 추출된 1매의 지문화상예를 도시한다.

도 2a에서, (201)은 지문인증의 대상으로 되는 손가락을 표시하고, 화살표(207)의 방향으로 이동한다. (202)는 광원으로서 LED를 표시한다. (203)은, 후술하는 지문의 오목볼록패턴의 광학차이를 촬상소자(204)에 인도하는 광학적부재(이하, 광학부재라고 칭함)를 표시한다. (204)는 부주사방향의 화소수가 약 5 내지 20개인 밴드형상 2차원센서를 표시하고, 더욱 구체적으로는, CMOS타입촬상소자이다. 도 2a의 LED(202)는 도 2b의 LED(202a) 내지 (202e)에 대응하고 도 2b의 LED(202)(202a) 내지 (202e)는 도 1의 광원(103)에 대응한다. 또한, 도 2a, 2b, 및 2d의 광학부재(203)과 촬상소자(204)는 도 1의 촬상소자(104)에 대응한다.

(205)는 LED(202)로부터 손가락(201)로 광의 출사방향을 표시한다. (206)은, LED로부터 배출되는 광이 손가락(201) 내로 산란한 후에, 손가락으로부터 광학부지(203)와 촬상소자(204)로 향하는 광의 입사방향을 표시한다.

또한, 도 2c에서, (208)은 피사체로 되는 손가락(201)으로부터 밴드형상 2차원센서(촬상소자(204))에 의해 추출된 1매의 지문화상예에 있어서 지문패턴의 예이다. 또한, 도 2b 및 도 2d에 있어서, (209)는, 손가락(201)의 이동동작에 따라서 이동방향에 대한 수직방향으로 손가락의 흐림 및 변위를 방지하는 가이드기구를 표시한다. 도 2b에 있어서, 점 A, B, C 및 D의 각각의 점은 촬상소자(204)의 화소상의 위치를 표시한다. 도 2b 및 도 2d에 있어서, 촬상소자(204)상의 광학부재(203)는 도면에서 생략되었다.

또한, 도 2c에서 도시한 바와 같이, 화살표(210)는 촬상소자(204)에서 주주사방향이며, 화살표(211)는 촬상소자(204)의 부주사방향이다. 여기에서, 본 실시예에 있어서 주주사방향과 부주사방향의 정의는 도 4 및 도 5에 의해 후술한다. 본 실시예에 있어서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 광원으로서 LED (202a) 내지 (202e)는 화살표(210)에 의해 도시된 주주사방향에 평행으로 배치된다.

도 2d에 있어서, (212)는, 상기 가이드기구(209)에 손가락(201)이 부딪치는 경우 손가락의 윤곽을 표시한다. (L1)은 촬상소자(204)의 폭을 표시하고, (L2)는 가이드기구(209)의 높이를 표시한다. 도 2d에 도시한 바와 같이, 가이드기구(209)가 촬상소자(204)의 양단에 설치되는 경우, (L3)에 의해 도시된 바와 같이 손가락(201)이 촬상소자(204)의 화상면에 접촉하지 않거나 접촉하기 곤란한 영역이 존재한다. 더욱 구체적으로, (L2)가 1.5mm 이고 (L1)이 15mm인 경우, 촬상소자(204)의 화상면내의 영역의 약 20%가 손가락(201)과 접촉하지 않거나 접촉하기 곤란하다. 이하, 가이드기구(209)의 적절한 높이를 1.5 내지 2.5mm라고 하고, 양단으로부터 10 내지 16.5%의 영역은 손가락(201)의 중심부에 비하여 손가락(201)이 불충분하게 접촉한다.

실험결과 및 이러한 일반적인 센서구성의 연구결과로서 화질의 균일한 상태를 기대할 수 있는 영역은, 손가락(201)이 충분하게 접촉하는 화상면의 중심의 약 67 내지 80%(2/3 내지 4/5)의 영역이다. 또한, 화상면의 양단의 영역은, 본래 지문화상을 추출할 목적 보다도, 손가락(201)의 측면의 지문에 있어서 융선패턴의 변경으로부터 중심영역의 지문을 추출하기 위해 보조하는 역할 또는 지문(201)의 외부면으로부터 입사하는 광으로부터 외부광환경(현재, 실외 있음 또는 실내에 있음 또는, 야간인가 주간인가)을 검출에 의한 적절한 노광조건 또는 신호레벨을 산출하는 역할을 하여, 중앙 60% 내지 80%의 영역의 추출화상을 보간하는 정보를 얻기 위한 영역으로서 이용되는 경우가 많다.

다음, 스윕타입지문센서에서 도 2c에 도시된 복수의 부분화상으로부터 전체지문의 화상을 합성하는 처리에 대하여 설명한다.

도 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3a5, 3a6, 3a7, 3a8, 3a9, 3b 및 3c는 복수의 부분화상으로부터의 전체지문의 화상을 합성하는 처리예에 대하여 도시하는 도이다. 도 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3a5, 3a6, 3a7, 3a8, 3a9는, 손가락(201)이 도 2a의 화살표(207)의 방향으로 이동하는 경우, 지문센서의 촬상소자(204)에 의해 연속적으로 추출되는 지문의 부분화상을 도시한다. 도 3b는 이들 부분화상중 1매이며, 도 3a6에 상당한다. 여기에서, 도 3a1의 부분(301)은, 예를 들면, 도 3a5의 화상에도 포함되는 동일한 손가락(201)에 대한 촬상소자부(101)에 의하여 최초로 추출된 부분화상이다. 도 3c는 촬상소자부(204)를 포함하는 촬상소자부(101)에 의해 취득한 도 도 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3a5, 3a6, 3a7, 3a8 및 3a9의 부분화상에 의거한 화상합성부(135)에 의한 합성에 의해 취득한 1매의 지문화상예를 도시한다.

손가락(201)이 도 2a, 2b, 2c 및 2d에 도시한 바와 같이 촬상소자(204)상에서 이동하면서 부주사방향에서 순차적으로 촬상해서 취득한 지문의 부분화상에 있어서, 도 3b(도 3a6)의 부분(302)과, 도 3a7의 하부절반부분 또는 도 3b의 부분(303)과 도 3a5의 상부절반부분과 같이 연속적인 화상내에서 상관성이 높은 영역이 존재한다. 화상합성부(135)는, 이들 부분을 손가락(201)의 동일영역으로 되는 상관성이 높다고 판단하고 그들을 함께 결합시켜서 도 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3a5, 3a6, 3a7, 3a8 및 3a9에 도시된 부분화상으로부터 도 3c에 도시된 지문화상을 합성한다.

다음, 본 실시예의 CMOS타입의 촬상소자(204)(촬상소자부(104))를 구비하는 센서부(6)의 회로구성예에 대하여 설명한다.

도 4는 도 1의 촬상소자부(104)(도 2a, 2b, 2c 및 2d의 촬상소자(204))의 센서부(6)의 회로구성예를 도시하는 도이다. 본 실시예의 촬상소자부(104)는, 화소의 개수가 부주사방향으로 약 5 내지 20개 있는 밴드형상의 2차원센서이다. 이러한 밴드형상의 촬상소자부(104)에 의해, 피사체인 손가락(201)은, 부주사방향으로 순차적으로 촬영한 화상을 합성해서 전체화상을 취득하며, 스윕타입이라고 칭하는 지문센서를 구성한다.

본 실시예에 있어서, 일반적인 촬상소자에서 수평주사방향은 주주사방향이며, 수직주사방향은 부주사방향이다. 통상의 CMOS타입의 촬상소자부(104)는 먼저 1행(예를 들면 최상의 행)을 선택해서, 동일한 행의 반대측단에 향하여 행의 수평방향에서 하나의 단으로부터 순차적으로(예를 들면, 최상좌측으로부터 우측으로) 화소를 판독한다. 그후, 수직방향에서의 다음 행이 선택되고, 화소는 수평방향의 하나의 단으로부터 동일한 행의 반대측단을 향하여 순차적으로 마찬가지로 판독된다. 이러한 방식으로 수직방향의 각각의 행을 판독함으로써, 전체화상의 화소를 취득한다. 그러므로, 본 실시예의 촬상소자부(104)에서, 수평방향의 주사는 주주사로 하고, 수직방향의 주사는 부주사로 한다.

도 4에서, (41)은 센서부(6)의 1화소를 구성하는 화소부이다. (42)는 화소부(41)에서 판독펄스(φS)의 입력단자이다. (43)은 화소부(41)에서 재설정펄스(φR)의 입력단자이다. (44)는 화소부(41)에서 전송펄스(φT)의 입력단자이다. (45)는 화소부(41)에서 신호판독단자(P0)이다. (46)은, 판독펄스(φS)를 후술하는 선택부(66)로부터 수평방향으로 각각의 화소에 송부하는 신호선이며, (47)은 재설정펄스(φR)를 선택부(66)로부터 수평방향으로 각각의 화소에 송부하는 신호선이며, (48)은, 전송펄스(φT)를 선택기(66)로부터 수평방향으로 각각의 화소에 송부하는 신호선이다. (49)는 수직신호선이며, (40)은 전류발생기이며, (51)은 수직신호선(40)에 접속되는 캐패시터이다. (52)는 게이트가 수평시프트레지스터(56)에 접속되는 전송스위치이며, 수직신호선(49)과 출력신호선(53)은 소스드레인에 접속된다. (54)는 출력신호선(53)에 접속된 출력증폭기이다. 출력증폭기(54)의 출력은 출력단자(55)에 출력된다. 이러한 출력단자(55)는 센서부(6)의 출력단자이다.

또한, (56)은 수평시프트레지스터(HSR)이며, (57)은 개시펄스(HST)의 입력단자이며, (58)은 전송클럭(HCLK)의 입력단자이다. 또한, (59)는 수직시프트레지스터(VSR)이며, (60)은 그 개시펄스(VST)의 입력단자이며, (61)은 그 전송클럭(VCLK)의 입력단자이다. (62)는 후술하는 롤링셔터로서 칭하는 타입의 전자셔터시프트레지스터(ESR)이며, (63)은 그 개시펄스(EST)의 입력단자이며, (64)는 수직시프트레지스터(VSR)의 출력선이며, (65)는 전자셔터시프트레지스터(ESR)(62)의 출력선이다. 또한, (66)은 판독펄스(φS), 재설정펄스(φR), 화소부(41)의 동작을 제어하는 전송펄스(φT)이며, (67)은 전송펄스의 원래신호TRS의 입력단을 표시하며, (68)은 재설정펄스의 원래신호RES의 입력단자이며, (69)는 판독펄스의 원래신호SEL의 입력단자이다. 도 4에서, 하나의 화소에만 (41) 내지 (45)가 부여되지만, 다른 화소에의 번호는 보기쉽게 하기 위하여 생략하였으며, 이하의 설명에서 모든 센서부(6)의 화소는 (41) 내지 (45)가 부여되어 있다.

도 5는 도 4에서 도시한 화소부(41)의 구성예를 도시하는 도이다. 도 5에서, (71)은 전원전압(VCC)이며, (72)는 재설정전압(VR)이며, (73)은 광다이어드이며, (74) 내지 (77)은 MOS트랜지스터를 구성하는 스위치이며, (78)은 기생용량(FD)이며, (79)는 접지이다. 상기 설명한 스위치(74)는 재설정스위치이며, 스위치(76)은 판독스위치이다.

여기에서, 촬상소자부(104)에서의 광전변환의 동작을 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다.

먼저, 도 5에 도시한 재설정스위치(74)와 포토다이오드(73)에 접속된 스위치(75)의 동작을 오프한 상태에서, 입사광에 의한 전하의 축적을 포토다이오드(73)에서 행한다.

그 후, 스위치(76)을 오프한 상태에서, 스위치(74)를 온함으로써, 포토다이오드(73)에 저정된 전하가 기생용랑(78)에 전송된다. 다음, 스위치(75)가 오프되고 스위치(76)가 온되어 재설정상태의 전하는 신호판독단자(45)에 의해 판독된다.

각각의 MOS 트랜지스터의 구동펄스(φS), (φR),(φT)는, 후술하는 바와 같이, 수직시프트레지스터(59)(62)와 선택부(66)에 의해 작성되고, 각각의 신호선(46) 내지 (48)에 의해 화소의 입력단자 (42) 내지 (44)에 공급된다. 입력단자(60)로부터 입력된 클럭신호의 하나의 펄스에 대하여, 신호TRS, RES 및 SEL은 입력단자 (67) 내지 (69)에 각각 1펄스 입력되므로, 구동펄스(φS), (φR),(φT)는, 각각 신호 TRS, RES, SEL에 동기하여 입력된다. 그 결과, 구동펄스(φS), (φR),(φT)는 입력단자 (42) 내지 (44)에 공급된다.

또한, 신호판독단자(45)는 수직신호선(49)에 의해 전류생성기(40)에 접속되고, 동시에, 수직신호선용량(51)과 전송스위치(52)에 접속되며, 전하신호는 수직신호선(40)을 통하여 수직신호선용량(51)로 전송되며, 그 후, 전송스위치(52)는 수평시프트레지스터(56)의 출력에 의하여 순차적으로 주사되며, 수직신호라인용량(51)의 신호는 출력신호선(53)에 의해 순차적으로 판독되어, 출력증폭기(54)를 통하여 출력단자(55)에 출력된다. 여기에서, 수직시프트레지스터(VSR)(59)는 개시펄스(VST)(60)에 의한 주사를 개시하고, 전송클럭(VCLK)(61)은 출력선(64)을 개재하여 VS1, VS2,....VSn로 순차적으로 전송된다. 또한, 전자셔터시프트레지스터(ESR)(62)는 입력단자(63)로부터 입력된 개시펄스(EST)에 주사를 개시하고, 입력단자(61)로부터 입력된 전송클럭(VCLK)은 출력선(65)에 순차적으로 전송된다.

각각의 화소부(41)의 판독순서는, 먼저, 수직방향의 위쪽 첫 번째 행을 선택하고, 수평시프트레지스터(56)의 주사에 수반하여 좌측으로부터 우측으로 각각의 열에 접속된 하나의 행부분의 화소부(41)에 출력한다. 제 1행의 출력이 종료하는 경우, 제 2행이 선택되고, 수평시프트레지스터(56)의 주사에 수반하여 좌측으로부터 우측으로 각각의 열에 접속된 화소부(41)에 의해 신호전하를 광전변환한다.

다음, 마찬가지로 수직시프트레지스터(59)의 순차주사에 따라서, 1, 2, 3, 4, 5....번째 행으로부터 상으로부터 하까지 행이 주사되고, 전체화상의 화상출력을 행한다. 이하, 각각의 화소부(41)가 광의 전하가 축적되는 축적기간과 물체로부터 광이 센서부(6)의 화상면상에 입사되는 기간에 의해 센서부(6)의 노광기간이 결정된다. 더욱 상세하게 설명하기 위하여, CMOS타입의 센서는 IT(interline transfer)타입과 FIT(frame-interline transfer)타입의 CCD 소자와는 상이하며, 차광된 버퍼메모리부를 구비하지 않으므로, 화소부(41)로부터 추출된 신호가 순차적으로 판독되는 기간동안인 경우라도, 아직 판독되지 않은 화소부(41)는 여전히 연속적으로 노광된다. 결과적으로, 화상출력이 연속적으로 판독되는 경우에 있어서, 그 노광시간은 화상의 판독시간에 거의 동등하게 된다. 또한, LED가 광원으로서 이용되는 경우, 외부광은 차광부재 등에 의해 진입이 방지되고, 노광기간으로서 LED 가 동작을 온하는 기간에만 제어될 수 있다.

또한, CMOS타입의 센서에서 노광기간을 제어하는 다른 방법으로서, 전자셔터(포컬플랜셔터)로서, 전하축적의 개시와 종료 양자에서 수직주사를 행하는 롤링셔터라고 칭하는 구동방법을 행한다. 이와 같이, 노광기간은 전하축적의 개시와 종료의 수직주사선수단위에 의해 설정할 수 있다. 도 4에서, ERS(62)는 수직주사시프트레지스터이며 화소를 재설정하고 축적을 시작하며, VSR(59)은 수직주사시프트레지스터이며 전하를 전송하여 축적을 종료한다. 전하셔터기능을 이용하는 경우에서, ESR(62)은 VSR(59)에 선행해서 주사되며 그 주사간격에 상당하는 기간이 노광기간으로 된다.

이와 같이, 롤링셔터에 의한 축적방법을 이용함으로써, CMOS타입의 영역센서는 수직방향으로 1행단위만큼 화소의 전하를 재설정하고, 1행단위로 화소의 전하를 판독하므로, 센서는 수직주사의 행단위로, 즉 부주사방향의 행단위로 전하축적을 제어할 수 있음을 특징으로 한다.

본 실시예에서 지문인증장치는, 전하축적은, 부주사방향에 의해 이러한 행단위로 제어할 수 있으며, 센서부(6)의 화소의 노광은 광원의 조명조건과 센서의 축적기간 사이의 관계에 의해 결정되는 사실을 이용한다.

본 실시예의 지문인증장치의 동작에 대하여 도 6a, 6b, 6c, 6e, 6f, 7, 8 및 9를 이용하여 설명한다. 도 6a 내지 6c는 도 2b에 도시된 각각의 점 A, B, C의 위치에 대한 광원(LED 202a 내지 202e)에 의한 휘도분포를 도시한다. 도 6a 및 도 6b는 도 2b에서 점 A로부터 점 B의 휘도분포(센서의 주주사방향)를 도시하는 도이다. 도 6a 및 6b에서, (601a) 내지 (601e)는 도 2b에서 도시된 LED (201a) 내지 (201e)의 각각의 휘도분포의 중심을 개략적으로 도시한다. 여기에서, 각각의 LED(201a) 내지 (201e)의 휘도가 이상적으로 전혀 비균일성을 갖지 않는 경우, 그 휘도분포는 도 6a로서 도시한다. 도 6a에서, LED(201a)의 실제휘도분포는 파선(602)에 의해 도시하며, 5개의 LED (201a) 내지 (201e)에 의한 전체휘도분포는 파선(603)에 의해 도시한 바와 같다. 도 6a에 도시한 바와 같이, LED(201a) 내지 (201e)의 각각의 휘도레벨은 이상적으로는 100%이며, 전체휘도분포를 나타내는 파선(603)은 점 A 내지 점 B의 방향으로 또한 균일하다.

그러나, 실제 LED 의 경우에 있어서, LED의 층별화가 제조자에 의해 휘도의 랭크스케일에 의하여 이루어진 경우라도, 일반적으로, LED의 비균일성은 일반적으로 커져서 휘도의 최대값이 동일한 구동전류에서 최소값의 약 두배정도이다. 이러한 경우에 휘도의 비균일성에 대하여 도 6b에 도시한다. 여기에서, (601a) 내지 (601d)가 휘도레벨의 100%인 경우, (601c)는 휘도레벨의 75%이며 (601b)와 (601e)의 휘도레벨은 50%이다. 이러한 경우의 5개의 LED(201a) 내지 (201e)에 의한 전체휘도분포는 파선(604)에 의해 표현할 수 있다.

이러한 경우에 있어서, 휘도분포는 점 A 내지 B의 영역에 걸쳐서 거의 50% 상하로 변동하므로, 이러한 광원을 이용하여 촬영된 지문화상도 출력분포에서 점 A 내지 B의 영역을 걸쳐서 거의 50% 변화하게 된다. 이렇게 취득한 화상의 비균일성은, 지문화상을 취득한 후의 화상에 대하여, 화상처리를 행하여 지문의 융선의 추출, 배경제거 및 특성의 취득을 행하는 경우, 추출착오, 낮은 S/N, 동적범위의 부족등을 일으키고 결국 인증정확성이 낮아지게 된다. 또한 화상처리의 중도에, 보정에 의하여 광원비균일성의 제거를 행하지만, 이러한 화상처리에 의한 보정은, 광원비균일성의 단순한 변화가 없으면, 비균일성을 효율적으로 제거할 수 없다.

여기에서, 통상의 광촬상소자에 의하여 지문을 취득하는 경우의 지문패턴에 의해 광강도의 차 = 콘트러스트에 대하여 설명한다. 도 6c는, 광원 그 자체의 휘도비균일성의 휘도가 없는 상태에서 지문화상의 출력레벨을 도시하는 도이다. 도 6c의 출력레벨(610)에서 도시하는 바와 같이, 약 10% 내지 30%의 콘트러스트는, 지문패턴(건조한 손가락 등을 제외)에 따라서 얻을 수 있다는 것을 알았다. 도 6c의 출력레벨(610)은, 콘트러스트가 최저인 경우 약 10%정도로 한다. 지문의 융선패턴을 취득하기 위해 화상연산을 하기 위해 필요한 콘트러스트는 전체스케일의 25%이상이며, 25%이하인 경우, 충분한 인증정확도를 취득할 수 없다.

결과적으로, 상기 설명한 바와 같이, 촬상소자에 의해 취득한 지문화상의 지문패턴부분의 콘트러스트가 10%인 경우, 도 6d의 출력레벨(601)에서 도시한 바와 같이, 10%의 콘트러스트를 25%로 하기 위해서 2.5배의 게인이 부여한다. 이하, 도 6d는, 광원 그자체의 휘도비균일성이 없는 상태에서 지문화상의 출력레벨(611)을 도시하지만, 출력레벨(611)의 25%가 지문패턴을 도시하는 신호성분이라는 것을 고려하는 경우, 광원의 휘도비균일성을 적어도 잔류 75%이내에서 제어할 필요성이 있다. 여기에서, 게인이 2.5배이므로, 광원의 휘도비균일성은 적어도 30%이내에서 제어하여야 함이 명백하다.

그러므로, 본 실시예는 도 2b에 도시한 LED (202a) 내지 (202e)는, LED(202a) 및 (202b)를 구비한 1계통, LED(202c)를 구비한 1계통, LED(202d) 및 (202e)를 구비한 1계통 등의 총 3계의 계통으로 분할해서, 3계통의 LED의 휘도레벨은 개별적으로 제어해서, 중앙영역의 휘도분포를 평탄하게 되도록 구성한다. 이러한 구성에 의해서, 휘도차이를 적어도 30%이내에서 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 6b에서 도시하는 휘도비균일성의 휘도레벨을 제어하는 경우의 휘도분포예에 대하여 도 6e에서 도시한다. 도 6e에 도시한 바와 같이, 화상취득부(101)는 LED구동부를 제어함으로써 휘도를 저하시켜서 LED (202a) 및 (202b)의 계통은 그대로 휘도를 변화시키지 않으면서 LED(202c)의 휘도를 75%로부터 50%로 변화시킨다. 또한, 촬상소자부(101)는 LED(202d) 및 (202e)의 계통의 휘도를 절반만큼 감소시킨다. 상기 설명한 제어에 의해, LEd(202a) 내지 (202e)의 점 (A) 내지 (B)에서 전체휘도분포는 파선(605)에 의해 도시한 바와 같이 된다.

이와 같이, LED(202a)의 휘도는 100%이며, LED(202e)의 휘도는 25%로서 그 휘도차를 증가시키지만, LED(202b), (202c) 및 (202d)의 휘도는 거의 동등하게 되며, 휘도의 비균일성은 점 A 내지 B의 약 75%의 중앙영역에서 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 화상취득부(101)는, 지문인증의 화상에 대해 필요한 중앙의 60% 내지 80%의 영역의 광량불균일성을 제어할 수 있으며, 이에 의하여 취득화상의 품질을 개선할 수 있다. 화상취득부(101)에 의해 취득한 지문화상의 질의 개선에 의해, 인증부(102)는 중앙영역의 지문부분에 대한 화상처리의 정확성을 또한 개선할 수 있어 지문의 융선 및 특징을 원활하게 취득한다. 휘도차는 점 A 및 B의 부근에서 단부측의 영역에서 증가하지만, 여기에서 필요한 처리는, 예를 들면, 배경제거, 손가락 등의 위치의 검출 등 손가락과 배경 사이의 경계영역을 추정하고 손가락의 윤곽을 취득하는 처리이며, 이러한 처리는 휘도차가 지문패턴 그 자체의 추출에 비하여 큰 경우, 문턱값의 조정에 의해 충분히 실행할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예의 지문인증장치의 화상취득부(101)는, 지문화상을 추출하는 경우, 고화질화상이 요구되는 영역을 분리하고, 이러한 영역에 따라서 광원으로 되는 LED의 휘도를 조정할 수 있다. 즉, 화상취득부(101)는, 중앙영역의 휘도비균일성을 방지하기 위하여 LED(202a) 내지 (202e)를 3개의 계통으로 분할함으로써 제어한다. 이런 방식으로, 화상취득부(101)는 LED의 조정계통의 최저가능수에 의해 화질이 양호한 지문화상을 얻기 위해 적합한 LED의 휘도비균일성의 효율적인 개선을 실현할 수 있다.

다음, 부주사방향의 노광제어(휘도제어)에 대하여 설명한다. 도 6f는 도 2b에서 점C로부터 점D의 방향(센서의 부주사방향)의 휘도분포예를 도시하는 도이다. 도 6f의 실선(606)은, 도6b에 도시된 휘도비균일성의 조정전에 LED(202c)의 점 C로부터 점D의 방향으로 휘도레벨의 변화를 도시한다. 또한, 도 6f의 실선(607)은 도6e에 도시된 휘도비균일성의 조정후에 LED(202c)의 점 C로부터 점 D의 방향으로 휘도레벨의 변화를 도시한다. 이들 실선 (606) 및 (607)에서 도시한 바와 같이, 점 C로부터 점 D의 방향을 향하며 휘도가 저하해서, 점 D에 있어서 휘도가 점 C보다 25% 저하해서 세이딩이 발생한다. 이러한 세이딩은, 점 C보다는 점 D가 LED(202c)로부터 위치적으로 분리되므로, 광량분포가 저하되는 사실에 의하여 발생한다.

손가락(201)을 지문센서에 접근시키는 경우, 점 C로부터 점D의 방향의 휘도가 약 10 내지 30%로 저하한다는 것을 시뮬레이션에 의해 일반적으로 알 수 있다. 이러한 방향으로의 휘도의 저하는, 특히 스윕타입센서의 경우에 있어서, 화상 사이의 상관성을 산출하는 경우, 상관성이 저하되고, 화상을 함께 접속시킬 수 없는 문제점을 발생시킨다. 또한, 접속해도, 휘도변동은 단책(narrow paper tablet)형상으로 합성된 화상이 남아 있기 때문에, 의사적인 윤곽으로서 처리되는 변동은 거짓지문정보로 되어, 인증정확도가 저하된다.

본 실시예에 있어서, 촬상소자(204)의 부주사방향의 세이딩의 보정은 촬상소자(204)의 부주사방향의 각각의 행의 노광타이밍의 래그타임을 이용함으로써 노광의 제어를 행함으로써 실현한다. 더욱 구체적으로는, 두가지 방법을 이용할 수 있으며, 그 중 한 방법은, 행단위에 의해 세이딩양에 의한 각각의 화소의 전하의 축적시간을 변경하고 다른 방법은, 각각의 화소의 행에 있어서 노광타이밍의 타임래그(time lag)에 의하여 LED(202a) 내지 (202e)의 점등시간을 조정하는 것이며, 이들 두가지 방법을 조합할 수 있다. 상기 설명한 노광제어에 의해, 각각의 행의 노광은 부주사방향으로 증가되어 휘도레벨은 도 6f에서 파선(608)에 의해 도시된 바와 같은 비율에 따라서 증가한다. 이런 방법으로, 세이딩에 의한 휘도의 저하된 변화(직선(607))와 행방향으로 노광의 제어에 의해 휘도레벨(파선 (608))의 변화를 조합시킴으로써, 전체노광은 파선(609)에 의해 도시된 바와 같이 부주사방향으로 거의 균일화된다.

특히, 촬상소자(204)의 주주사방향에 걸쳐서 각각의 LED(202a) 내지 (202e)의 휘도비균일성의 조정을 행한 다음에 부주사방향의 세이딩보정을 행함으로써, 지문인증이 필요한 중앙영역의 노광조건을 실현할 수 있으며, 이런 방식으로, 부분화상의 휘도레벨의 균일성(촬상소자(204)에 의한 한번의 주사를 행함으로서 취득한 화상)을 실현할 수 있다. 이런 방식으로, 부분화상 사이의 접속경계에서도 휘도차가 발생하지 않으며, 부분화상을 합성한 경우에 있어서 합성의 실패와 합성에 의한 소음의 생성 등을 방지할 수 있으며, 지문인증의 정확도의 저하를 방지할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 본 실시예의 화상취득부(101)는 주주사방향과 부주사방향의 특성에 부합되는 노광의 보정을 행하여, 30% 이내의 화상면의 광원의 노광차의 제어를 실현한다.

특히, 스윕타입지문센서의 경우에 있어서, 손가락(201)의 뿌리부분으로부터 선단을 향하여 촬상소자(204)에 대하여 손가락(201)을 이동시키는 경우가 빈번하다. 그러므로, 손가락(201)의 이동방향에 대하여 동일한 방향으로 되는 촬상소자(204)의 부주사방향의 각각의 화소에 대하여, 동일한 노광을 갖도록 세이딩을 보정할 것이 가장 요구된다. 또한, 도 2a, 2b, 2c 및 2d에 도시한 바와 같이 촬상소자와 광원 사이의 위치관계의 경우에서, 광원인 LED (202a) 내지 (202e)로부터, 세이딩은, 광원(LED (202a) 내지 (202e))과 촬상소자(204)의 화소부(41) 사이의 부주사방향의 위치관계(거리관계)에 의해 주로 야기되므로, 세이딩량의 변화는 단조감소 및 단조증가 (광원이 센서의 장측의 한쪽에 배치한 경우)등 처럼 간단하게 된다. 그러므로, 세이딩량의 변화의 비는 함수 등을 이용함으로써 예측가능하다. 광원이 촬상소자(204)의 장측의 양측에 배치되는 경우라도, 세이딩량의 변화의 비는 2차함수적인 변화가 되어, 상기 설명한 바와 같이, 변화의 비는 예측가능하다.

한편, 손가락(201)의 이동방향에 대한 직교하는 방향(점 A 내지 B의 방향)은, 본래부터 손가락(201)의 단부의 두께가 다르고, 손가락(201) 내의 광의 투과율 및 산란율, 손가락(201)의 측면으로부터의 스닉크광(sneak light) 등이 다르므로 가능한 균일하게 광주사하는 것이 중요하다. 특히, 지문의 특징점이 기대되는 중앙영역의 광량의 균일성이 중요하지만, 단영역(점 A 및 B의 부근)의 광량의 균일성은 그렇게 많이 중요하지 않다. 또한, 이러한 경우의 광량의 비균일성은 광원의 비균일성, 손가락(201)의 크기, 손가락이 놓여지 위치, 손가락(201)의 가압, 주위영역의 외부광환경 등에 의해 첨예하게 개별적으로 변화한다. 특히, 각각의 LED(202a) 내지 (202e)의 각각의 개별적인 비균일성 등의 광원의 비균일성은 커다란 영향을 미친다. 결과적으로, 손가락(201)의 이동방향에 대하여 직교하는 방향(주주사방향)의 휘도변화는 복잡하여, 그 휘도의 변화율은 예측하기 곤란하다.

따라서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 스윕타입지문센서에서, 손가락(201)의 이동방향의 동일방향에 대하여 촬상소자(204)의 부주사방향을 매치시킴에 의한 부주사방향의 각각의 행의 노광량의 제어의 실행은, 1차함수적인 노광량의 변화를 용이하게 하는 제어의 특성적인 면에서 세이딩의 보정에 보다 적합하다. 또한, 개별적인 비균일성과 환경에 의존하지 않는 센서의 면에서 보정조건을 변화시킬 필요성이 없으므로, 노광량의 제어를 용이하게 행한다. 즉, 촬상소자(204)의 부주사방향과 세이딩이 광원으로부터 거리의 차이로 인하여 발생하는 방향을 매치시켜서, 부주사방향의 각각의 행의 노광을 제어하기 위하여 세이딩량이 예측가능함으로써, 적절한 세이딩을 실현한다.

본 실시예의 촬상소자(104)(촬상소자(204)는 스윕타입지문센서에 이용되며, 약 5개 내지 20개의 부주사방향의 화소의 개수를 가지는 밴드형상이다. 그러나, 예를 들면, 부주사방향의 화소수가 주주사방향의 화소와 동일이상인 영역센서를 이용하는 지문센서의 경우라도, 광원으로부터의 거리의 차로 인한 세이딩의 차이때문에, 지문을 취득하는 데 있어서의 동적범위와 콘트러스트가 저하됨으로써, 인증정확도의 저하를 발생시킨다. 이런 경우라도, 본 실시예와 마찬가지로, 세이딩(휘도의 저하)이 발생하는 방향과 촬상소자(CMOS 센서)의 부주사방향을 매치시켜서 각각의 행의 노광타이밍을 세이딩에 의해 보정하도록 제어함으로써 필요한 대처를 행할 수 있다. 영역센서를 이용하는 지문인증장치에 대하여 제 2실시예로서 설명한다. 본 실시예에서, 주주사방향과 부주사방향의 양자의 제어를 행하지만, 그 중 어느쪽이라도 한쪽만의 제어를 행할 수 있다. 주주사방향을 제어하는 주주사방향제어수단과 부주사방향을 제어하는 부주사방향수단제어수단에 대하여 도 1의 제어부(123a)로서 일체적으로 도시하지만, 이들 수단은 별개로 형성할 수 있거나 어느 한쪽의 가능을 가져도 좋다.

다음, 3계통으로 분할된 LED (202a) 내지 (202e)의 광량을 제어하는 구성으로서, 도 1에 도시된 광원(103)와 LED구동부(108)의 구체적인 회로예에 대하여 설명한다.

도 7 및 도 8은 광원(103)과 LED구동부(108)의 구체적인 회로예를 도시하는 도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 광원(103)은 LED(202a)와 (202)를 1계통(이하 제 1계통이라고 칭함), LED(202c)를 1계통(이하 제 2계통이라 칭함), LED(202d) 및 (202e)를 1계통(이하 제 3계통이라 칭함)으로 이루어진 총 3계통에 의해 구성된다. LED구동부(108)은 트랜지스터를 온/오프함으로써 이들 3계통의 LED(202a) 내지 (202e)을 점등제어한다. 도 7의 (701) 내지 (703)은, 3계통을 가지는 LED를 점등제어하는 신호인 LED제어펄스가 입력되는 입력단자이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 입력단자(701)는 제 1계통을 제어하는 LED제어펄스에 의해 입력되고, 입력단자(702)(703)은 제 2 및 제 3계통을 제어하는 LED제어펄스에 의해 마찬가지로 입력된다. (704)(705)는 저항소자이며, (706)은 트랜지스터이며, (707)은 전원이며, (708)은 GND(접지)이다.

도 7에 도시한 바와 같이, LED구동부(108)에서, 입력단자(701)가 저항소자(704)를 개재한 베이스단자에 접속된 트랜지스터(706)의 컬렉터단자는, 저항소자(705) 및 신호선(112b)를 개재한 제 1계통의 LED(202b) 및 (202a)에 접속된다. 입력단자(702)가 저항소자(704)를 개재한 베이스단자에 접속된 트랜지스터(706)의 콜렉터단자는, 저항소자(705) 및 신호선(112b)을 개재한 제 2계통의 LED(202e)에 접속된다. 입력단자(703)가 저항소자(705)를 개재한 베이스단자에 접속된 트랜지스터(706)의 콜렉터단자는, 저항소자(705) 및 신호선(112b)을 개재한 제 3계통의 LED(202d) 및 (202e)에 접속된다. 또한, 각각의 트랜지스터(706)의 에미터단자는 GND(A708)에 접속된다.

광원(103)에서, 광원(707)과 신호선(112b)(입력단자(701)로부터 신호를 전송하는 선) 사이에, 제 1계통인 LED(202a) 및 (202b)는, 직렬로 접속되어 전류가 신호선(112b)으로 흐르는 경우 광을 방출한다. 마찬가지로, 제 2계통으로 LED(202c)는 전원(707)과 신호선(112b)(입력단자(702)로부터 신호를 전송하는 선) 사이에 접속되고, 제 3계통인 LED (202d) 및 (202e)는 전원(707)과 신호선(112b)(입력단자(703)으로부터 신호를 전송하는 선) 사이에 직렬로 접속한다.

상기 설명한 구성에 의해, LED구동부(108)는 입력단자(701) 내지 (703)에 입력되는 LED제어펄스에 따라서 각각의 트랜지스터(706)의 온/오프시간을 펄스폭제어하여, 구동펄스는, 각각 3계통의 LED에 접속된 3개의 신호선(112b)에 출력된다. 이런 방식으로, 3개의 신호선 (112b)으로부터 3계통의 LED에 입력된 구동펄스에 의하면, 각각의 LED의 온/오프 점멸의 비가 조정되고, 3계통의 휘도는 제어된다.

다음, 도 7에 도시된 입력단자(701) 내지 (703)에 입력되는 LED제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로의 회로예에 대하여 설명한다. 제어펄스작성회로는 LED구동부(108)를 구비하는 회로이다.

도 8은 도 7에 도시된 입력단자(701) 내지 (703)에 입력되는 LED제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로의 회로예를 도시하는 도이다. 도8에서, (801)은 부주사방향의 트리거로서 수평동기신호의 입력단자이다. (802)는 부주사방향의 트리거로서 수직동기신호의 입력단자이다. (803)은 클럭단자이다. (804)는 트리거로서 수평동기신호와 수직동기신호인 클럭을 카운트하는 카운터이다. (805)는 상기 설명한 부주사방향의 세이딩보정에 대한 보정값을 저장하는 레지스터이다. 이러한 보정값에 따라서 행의 화소가 LED(202a) 내지 (202e)로부터의 거리가 멀어질수록, 노광을 제어하기 위하여 LED (202a) 내지 (202e)의 점멸 온/오프가 더욱 제어된다.

(806) 내지 (808)은 3계통의 LED에서 휘도비의 조정값을 저장하는 레지스터이다. LED(202a) 내지 (202e)의 광량이 이러한 조정값에 따라서 조정되는 경우, 도 6e에 도시된 휘도레벨에 도달한다. 즉, 중앙영역이 평균화된 휘도레벨에 도달하도록 중앙영역부근의 LED의 광량을 제어하는 조정값이다. 레지스터(806) 내지 (808)은 상기 설명한 제 1 내지 제 3계통에 대응한다.

(809) 내지 (811)은 레지스터(805)로부터 부주사방향의 세이딩보정에 대한 보정값을 판독하는 디코더이며, 레지스터(806) 내지 (808)로부터 3계통에 대해 별개로 LED의 휘도비율의 조정값을 판독하며, 카운터(804)의 출력을 디코딩함으로써 제어펄스를 작성한다. (812) 내지 (814)는 디코더 (809) 내지 (811)로부터 입력된 제어펄스를 클럭신호와 동기하여 동시에 출력하는 플립플롭이다.

상기 설명한 구성으로부터, LED구동부(108)는, 광원이 주주사방향의 중앙영역의 휘도차이를 제거하는 균일휘도레벨에 의해 촬상소자(104)의 화상면내의 광을 조사하도록 제어할 수 있으며, 또한, 부주사방향에서 발생한 세이딩을 보정하도록 광원(103)의 LED (202a) 내지 (202e)의 점등시간을 조정할 수 있다. 즉, LED구동부(103)는 3계통의 LED마다 휘도의 조정을 행하며, 동시에, 통상의 부주사방향의 세이딩보정을 실현하는 제어펄스를 발생시키고 광원(103)에 출력할 수 있다.

다음, 타이밍챠트를 이용함으로써, 촬상소자부(104) 및 LED구동부(108)의 노광의 제어에 대하여 설명한다.

도 9는 본 실시예의 촬상소자부(104)와 LED구동부(108)의 동작에 대하여 도시하는 타이밍챠트이다.

도 9에서, (901)은 LED(202a) 및 (202b)의 제 1계통을 제어하는 도 7의 입력단자(701)에 입력되는 제어펄스(P＿701)이다. (902)는 LED(202c)의 제 2계통을 제어하는 도 7의 입력단자(702)에 입력되는 제어펄스(P＿702)이다. (903)은 LED (203d) 및 (202e)의 제 3계통을 제어하는 도 7의 입력단자(703)에 입력되는 제어펄스(P＿703)이다. 제어펄스 (P＿701)·(901) 내지 (P＿703)·(903)이 " H(high)인 기간은 LED의 점등기간이다. 이런 방식으로, 각각의 제어펄스 (P＿701)·(901) 내지 (P＿703)·(903)(이하, 제어펄스 (901) 내지 (903)이라고 칭함)의 점등기간인 펄스폭"H"를 변화시킴으로써, 각각의 LED의 휘도를 조정할 수 있다.

또한, (904)는 부주사방향의 제 1행의 화소(L1)가 재설정되는 타이밍이다. 더욱 구체적으로는, 도 5에 도시된 기생용량(78)을 재설정하는 레스트펄스(φR)이다. (905)는, 부주사방향의 제 1행의 화소에 축적된 전하가 기생용량(도 5의 기생용량(78))에 전송하는 타이밍이다. 더욱 구체적으로는, 도 5에 도시된 광다이오드(73)으로부터 기생용량(78)으로 전하를 전송하는 전송펄스(φT)이다.

따라서, 시각(t1) 내지 시각(t3)의 기간은 (L1)의 광다이오드(73)의 전하축적기간을 표시한다. 여기에서, 제어펄스 (901) 내지 (903)에 도시한 바와 같이, 시각(t2)까지 기간 (912) 동안은 LED는 점등하지 않는다. 그러므로, 부주사방향의 제 1행의 화소(L1)의 실질적인 전하축적기간은 시각(t2) 내지 시각(t3)의 기간(917)이다.

마찬가지로, (906)은, 제 2행의 화소(L2)가 부주사방향으로 재설정하는 타이밍을 도시하며, (907)은, 부주사방향의 화소(L2)에 축적된 전하가 기생용량(78)에 전송되는 타이밍이다. 따라서, (918)은 광다이오드(73)의 전하축적기간이며, 기간(919)는 부주사방향의 제 2행의 실질적인 전하축적기간이다. 또한, (903)은 부주사방향의 제 3행의 화소(L3)를 재설정하는 타이밍이며, (909)는, 부주사방향의 제 3행의 화소(L3)에 축적된 전하가 기생용량(78)에 전송되는 타이밍이다. 따라서, 기간(920)은 부주사방향의 제 3행의 화소의 실질적인 전하축적기간이다.

(910)은 부주사방향의 제 4행의 화소(L4)를 재설정하는 타이밍을 도시한다. (911)은 부주사방향의 제 4행의 화소(L4)에 축적된 전하가 기생용량(78)에 전송하는 타이밍을 도시한다. 따라서, (921)은 부주사방향의 제 4행의 화소에 있어서 실질적인 전하축적기간이다.

이런 방식으로, 촬상소자부(104)의 화상면내의 화소의 전하축적기간에 대하여, 복수의 행(도 9의 L1 내지 L4)에 의해 공통으로 축적되는 기간과, 전하축적처리가, 기간 (912) 및 (914)에 도시한 바와 같이 행마다 상이한 기간이 존재한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 부주사방향에 근접하는 각각의 행 사이에, 전하축적기간이 기간 (915) 만큼 상이하다. 본 실시예에 있어서, 축적기간의 각각의 행 마다 이러한 시프트를 이용함으로써, 전하축적기간의 길이는 기간 (917), (919), (920)에 도시한 바와 같이 상이하다. 즉, 행 단위의 노광의 제어는 부주사방향의 세이딩에 따라서 행한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 각각의 행 까지의 기간(912) 동안 LED을 점등하지 않고 재설정하며, LED는 각각의 행의 재설정의 종료 후에 점등되어, 재설정 타이밍이 늦추어 지는 행은 전하축적시간(= 노광)을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, LED를 기간 (912) 또는 (914) 동안 점등하는 경우에 있어서, 행단위의 노광은 기간 (912) 또는 (914) 동안 LED 휘도를 변화시킴으로써 또한 변화시킬 수 있다.

또한, 기간(913)(각각의 행에서 공통하는 전하축적기간)과 기간(914)(각각의 행 마다 상이한 전하축적기간)의 비율을 변화시킴으로써, 노광의 증가(감소)비를 변화시킬 수 있다. 또한, 기간 (913) 및 (914) 동안 펄스폭을 또한 변화시킴으로써, 노광의 증가(감소)비를 변화시킬 수 있다.

상기 도시한 바와 같이, CMOS센서에 특유한 행단위의 전하축적기간의 타임래그를 이용함으로써, 휘도가 조정된 3계통의 LED에 있어서의 세이딩을 보정할 수 있으며, 촬상소자부(104)의 화상면내의 중앙영역에의 노광의 균일성을 특히 또한 향상시킬 수 있다. 행단위마다 전하축적기간이 상이한 화상센서이면, CMOS센서 이외의 다른 화상센서인 경우에도 본 실시예를 적용할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 지문센서 등의 생체인증장치 또는 바코드판독기 등의 물체인식장치는 면내의 노광의 균일화가 대단히 곤란하다. 특히, 물체를 센서에 밀착시키는 타입의 지문센서 또는 바코드판독기의 화상판독부 등, 물체를 근접시키고 광원으로부터의 광을 물체에 조사하는 광학센서의 경우에 있어서, 광원 그 자체의 비균일성과 촬상소자부 사이의 위치 관계에 의한 휘도분포차로 인하여 야기된 화상면내의 노광차가 크게 나타나게 된다.

본 실시예에 있어서 지문인증장치는, 이러한 노광의 차이가 생체인증 및 물체인식에 필요한 중앙영역을 2차원적으로 보정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 더욱 구체적으로는, 복수의 광조사소자(광원)가 촬상소자(CMOS센서)의 주주사방향에 평행으로 배치되고, 동시에, 광조사소자의 휘도가 제어되어 광조사소자로부터의 광의 균일성이 주주사방향의 중앙영역에서 증가되고, 촬상소자의 전하축적타이밍과 광조사소자의 휘도와 타이밍이 제어되어 부주사방향의 노광의 균일성이 증가한다.

또한, 부주사방향의 광조사소자의 비균일성(휘도비균일성)의 조정이외에, 촬상소자의 부주사에 따라서 촬상소자의 전하축적타이밍과 광주사소자의 휘도에 의해 결정되는 노광의 비율이 부주사방향에서 일율적으로 유지되고 변화하여 광조사소자의 휘도비균일성과 광조사소자와 촬상소자 사이의 위치관계로 인한 노광차이(세이딩)의 상이한 2점의 보정을 효율적으로 또한 제거할 수 있다. 특히, 세이딩의 보정을 위한 처리로서, 광원과 촬상소자의 구동펄스를 변화시키는 것 만이기 때문에, 회로규모 또는 외형의 크기가 보정기능의 추가에 인하여 크게되는 것이 아닌, 보정기능의 추가에 의한 제조코스트의 증가를 또한 제한할 수 있다. 또한, 세이딩의 발생을 방지하는 별도의 광원을 설치하는 비용을 절약할 수 있다. 또한, 부주사방향의 제어는 단독으로 할 수 있다.

본 실시예의 지문인증장치는, 상기 설명한 바와 같이, 광원의 점등타이밍의 제어, 휘도의 제어와 촬상소자의 전하축적시간의 제어에 의해 세이딩과 광원의 휘도비균일성을 보정하는 기술에 대한 것이며, 광원의 휘도비균일성과 세이딩을 신호처리에 의해 보정하는 경우에 비하여, S/N의 저하와 보정에 의해 부작용이 발생하는 않는 이점이 있다. 예를 들면, 실외 등에서 지문인증장치를 사용하는 경우에 있어서, LED의 밝기 보다도 외부광이 더 밝으며, 이와 같은 것이 노광의 조정에 중요한 요소가 되지만, 이와 같은 경우, 당연하게 휘도의 비균일성이 발생하지 않는다. 그러나, 일정한 보정처리를 화상처리에 의한 휘도비균일성에 대하여 행하는 종래의 지문인증장치에 있어서, 실내 또는 실외인지 여부를 판별하지 않으면 불필요한 보정을 행하는 문제점이 있다. 또한, 실내에 있어서 외부광이 부분적으로 입사하는 종래의 지문인증장치에 있어서, 실외의 외부광의 영역에서 과보정이 발생하는 폐해가 있다. 본 실시예의 지문인증장치에 있어서, 노광 그 자체는 광원의 휘도에 의해 변화하므로, 광방출타이밍의 제어와 촬상소자의 전하축적의 제어는, 장치가 실외의 외부광에서 노출되는 경우라도, 노광을 일정하게 유지할 수 있으며, 과보정이 발생하지 않는다. 또한, 연산처리에 의해 보정을 행하지 않으므로, 연산처리에 의한 비트정확도저하 등의 문제가 발생하지 않는다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 지문의 인증방법에 대해서 설명했지만, 부분화상으로부터 전체지문화상의 합성과 합성화상으로부터 특징점의 추출에 대하여 설명했지만, 본 발명은 지문인증을 행하는 경우 추출화상의 질을 개선시키는 수단과 방법에 대하여 설명하고, 부분화상에 의해 특징정보의 추출에 대한 방법이 무엇이든지간에, 특징정보의 타입, 인증 등의 알고리즘에 대하여 설명한다.

또한, 본 실시예의 지문인증장치에 대하여 상기와 같이 설명하였지만, 본 발명은 바코드판독기나 공업용로봇 등 물체인식용의 촬상장치 등에 있어서 노광량의 제어에도 본발명을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 광을 조사함으로써 화상의 특징으로부터 물체를 인식하는 물체인식장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 생체인증장치 중에서 지문인증장치를 예로서 설명하였지만, 예를 들면, 본 발명은, 물체의 특징정보를 취득하고 부합시키기 위하여 손, 손가락, 얼굴, 눈 등 광에 의해 조사되는 생체인증장치에도 적용할 수 있다. 여기에서, 물체의 특징징보는, 예를 들면, 장문(palm pattern), 정맥 등의 혈류, 홍채, 얼굴인식 등의 특징정보에 의한 것을 의미한다. 또한, 상기 설명한 실시예에서, LED는 광조사수단으로서 열거하였지만, 형광관, EL, 레이저 등의 광원이라면 무엇이든지 상관없다.

또한, 부주사방향과 주주사방향의 제어수단의 양자를 가지는 구성이 바람직하지만, 그들중의 양자로부터 어느 한쪽만의 구성일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 부분화상을 촬상하는 센서로서, 부주사방향으로 배치된 5 내지 20화소를 가지는 스트라이프형상의 2차원센서를 예로서 설명하였다. 1차원적센서를 이용할 수 있다. 주주사방향에 대한 제어수단은 취득한 부분화상 내에서 노광량을 제어할 수 있도록 구비함으로써 2차원적센서와 마찬가지로 물체의 전체화상의 질을 개선할 수 있다.

(제 2실시예)

영역타입지문인증장치에 대하여 도 10a, 10b, 11a, 11b, 11c, 12 및 13에 의해 본 발명의 제 2실시예로서 설명한다. 여기에서, 영역타입지문인증장치가 의미하는 것은, 상기 설명한 제 1실시예와 마찬가지로, 손가락을 스윕할 필요성이 없이 소정의 위치에 손가락을 올려놓는 것만으로써 지문을 판독하고 인증을 행하는 장치이다. 제 2실시예의 지문인증장치의 개략적인 구성은 도 1에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 촬상소자부(104)의 내부구성은 제 1실시예의 도 4 및 5에 도시된 구성과 동일하며, 제 1실시예와 상이한 점은 부주사방향의 화소의 수이다.

도 10a 및 10b는 영역타입지문인증장치에서 광원과 촬상소자 사이의 위치관계를 도시하는 도이다. 도 10a는 손가락의 상부면방향으로부터 본 지문인증장치의 개략도이며, 도 10b는 도 10a에서 상부측방향으로부터 본 지문인증장치의 개략도이다.

도 10a에 있어서, (201)은 손가락이며, (1102a) 내지 (1102d)는 광원으로서 LED이다. 여기에서 화살표 (1104a) 내지 (1104d)는 LED(1102a) 내지 (1102d)로부터의 광의 출사방향을 표시한다. (1103a) 내지 (1103d)은, LED (1102a) 내지 (1102d)로부터의 광을 하면에서 산란 또는 반사시켜서 상면에서 출사하는 도광체 등의 광학부재이다. (1101)은 손가락(201)의 지문을 면에서 취득한 2차원적인 센서이며, 여기서는, CMOS타입촬상소자이다. 또한, 화살표(1105)는 센서의 주주사방향이며, 화살표(1106)은 센서의 부주사방향이다. 센서의 주주사방향과 부주사방향의 정의는 제 1실시예에서 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 바와 같다. 점 A, B, C, D, 및 E의 각각의 점은 촬상면상의 촬상소자(1101)의 위치를 도시한다. 여기에서, LED (1102a) 내지 (1102d)와 광학부재 (1103a) 및 (1103b)는 도 1의 광원(103)에 대응하며, 촬상소자(1101)은 도 1의 촬상소자부(104)에 포함되는 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 도광체인 광학부재(1103a) 및 (1103b)는 주주사방향에 평행하게 광원(103)으로서 배치된다. 도 10b에서, 파선의 화살표(1107)은 광학부재(1103b)로부터 손가락(201)을 향한 광의 출사방향을 도시한다. 또한, 화살표(1103)은 촬상소자(1101)을 향하여 손가락(201)에서 산란된 광의 입사방향을 도시한다.

도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 촬상소자(1101)의 촬상면에서, 손가락(201)이 접촉하지 않거나 손가락(201)의 곡률에 의하여 손가락(201)의 주위의 영역에서 접촉이 곤란한 부분이 있다. 또한, 광학부재(1102)의 높이 때문에, 제 1실시예와 마찬가지로, 양단으로부터 일정한 영역은, 손가락(201)의 중앙영역에 비하여, 손가락(201)과 충분하게 접촉하지 않는다. 또한, 제 1실시예와 마찬가지로, 균일하게 노광된 상태가 화질적으로 기대할 수 있는 영역은 중앙의 약 67% 내지 80%의 영역이다. 주위의 영역은, 본래의 지문화상을 얻기 위한 목적으로서 사용되기 보다는, 손가락(201)의 측면의 지문에 있어서 융선패턴의 변화로부터 중앙영역의 지문의 취득을 보조하는 역할 또는 손가락의 외측으로부터 입사광에 의해 외부광환경(이하, 실내 또는 실외이든, 야간 또는 주간 등)을 검지하는 역할을 해서 적절한 노광조건이나 신호처리레벨 등을 산출하는 역할 등을 하여 중앙의 67% 내지 80%의 영역의 추출화상을 보간하는 정보를 취득하기 위해 이용된다.

다음, 촬상면상의 도 10a에 도시된 각각의 점 A 내지 E중에서 휘도분포에 대하여 설명하고, 동시에 세이딩의 보정과 휘도의 비균일성에 대하여 설명한다. 도 11a, 11b 및 11c는, 도 10a에 도시된 점 A 내지 E에 대한 광원에 의한 휘도분포를 도시하는 도이다. 이들 도면중에서, 도 11a 및 도 11b는 점 A로부터 점 B를 향하는 방향(센서의 주주사방향)의 휘도분포를 도시하는 도이다. 더욱 구체적으로는, LED(1102a)로부터 도광체인 광학부재(1103a)를 개재하는 휘도분포는 실선(1201)에 의해 표시되고, LED(1102b)로부터 도광체인 광학부재(1103a)를 개재한 휘도분포는 파선(1201)에 의해 표시된다.

먼저, 촬상소자(1101)의 주주사방향에서 발생하는 휘도의 비균일성과 그 보정에 대하여 설명한다. 도 11a는, LED(1102a)가 LED의 휘도변동으로 인한 100%의 휘도레벨이지만, LED(1102b)는 50%의 휘도레벨인 경우에 대하여 도시한다. 이러한 경우에 있어서, 두개의 LED(1102a) 및 (1102b)의 변동과 도광체인 광학부재(1103a)에 의한 광의 감쇠에 의하여, 전체휘도분포는 파선(1203)에 의해 표현한다.

이러한 경우에 있어서, 점 A 내지 B의 영역에 걸쳐서 파선(1203)에 의하여 도시된 휘도분포는 약 70% 상하로 이동하므로, 중앙영역의 휘도분포인 경우에도, 화살표(1204)에 의해 도시되는 바와 같이, 최대값과 최저값 사이에 약 50%의 휘도분포가 발생한다. 이러한 광원에 의하여 촬상된 지문화상은 중앙영역을 걸쳐서 그 출력분포에서 약 50% 변화한다. 이러한 촬상시간의 노광의 비균일성은 지문화상을 취득한 후의 화상에 대해서, 화상처리를 행하는 지문의 융선의 추출 또는 배경제거, 특징점을 추출할 때에, 추출에러, S/N의 저하, 동적범위의 부족 등을 일으키고, 최종적으로 인증정밀도의 저하를 일으킨다. 보정에 의한 광원의 비균일성의 제거는 화상처리의 중간에 행하지만, 화상처리에 의한 이러한 보정은, 단조광원의 비균일성이 없으면 효율적인 제거를 행할 수 없어 결국 의사윤곽 등의 문제점이 발생한다.

그러므로, 본 실시예에 있어서, LED구동부(108)는, LED (1102a),(1102b), (1102c) 및 (1102d)를 각각 1계통으로서 총 4계통으로 분할하여 개별적으로 제어함으로써, 중앙영역의 휘도분포가 균일하게 된다. 예를 들면, LED구동부(108)은, 도 11b에 도시한 바와 같이, LED(1102a)의 휘도레벨을 100%에서 0%로 되도록 저하하는 방식으로 제어를 행한다. 이러한 제어에 의해, LED(1102a)의 휘도레벨은 50%까지 저하되어 LED(1102b)의 휘도레벨이 균등하게 된다. LED(1102a)로부터 도광체인 광학부재(1103a)을 개재한 휘도레벨은 파선(1205)에 의해 도시한다. 또한, 두개의 LED(1102a) 및 (1102b)로부터 조사함으로써 전체광학부재(1103a)의 휘도분포는 파선(1206)에 의해 도시한다.

이러한 방식으로, 도 11b에 도시한 바와 같이, 점 A 내지 점 B의 전체거리로 걸친 파선(1206)의 휘도분포는 파선(1203)의 휘도차에 비하여 축소할 수 있다. 특히, 중앙영역에 대하여, 화살표(1207)에 도시한 바와 같이, 휘도차는 약 25%까지 향상시킴으로써, 휘도의 균일성이 향상된다. 또한 제 1실시예에서 설명한 바와 같이, 지문인증용 화상에 대하여 필요한 중앙영역의 노광비균일성을 제어할 수 있으므로, 취득화상의 질이 개선되고, 중앙영역의 지문부분에 대한 화상처리의 정확성이 개선됨으로써, 융선의 추출과 지문의 특징을 원할하게 행할 수 있다. 그 결과, 인증정확도가 향상된다. 이런 방식으로, 지문화상을 취득하는 영역을 분할해서 휘도를 조정함으로써, 지문화상을 추출하기에 적합한 광량의 비균일성의 효율적인 향상을 LED의 조정계통의 최저가능수에 의해 실현할 수 있다. LED(1102c) 및 (1102d)에 의하여 광조사된 광학부재(1103b)에 있어서도, 마찬가지의 광량비균일성의 보정을 행한다.

다음, 촬상소자(1101)의 부주사방향에서 발생하는 세이딩과 그 보정에 대하여 설명한다. 도 11c는 도 10a에 도시된 점 C로부터 점 E를 향하는 방향(촬상소자(1101)의 부주사방향)의 휘도분포를 도시한다. 도 11c의 실선(1208)에서 도시한 바와 같이, LED(1102a)의 상기 설명한 조정에 의해, 그 휘도분포가 저하되지만, 또한 점 C로부터 중앙 D에 걸쳐서 휘도가 저하하고, 점 D로부터 E를 향하여 휘도가 증가하는 세이딩이 발생한다.

이것은 점 C 및 E 보다도 점 D의 쪽이 광학부재(1103a) 및 (1103b)로부터 위치적으로 떨어져 있어 광량이 저하하기 때문이다. 이 방향의 휘도의 저하는 시뮬레이션 및 실측에 의해 예측 및 실측이 가능하다. 전술한 바와 같이, 이 방향의 휘도(세이딩)의 저하는 지문의 추출에 있어서 동적범위의 저하 및 콘트러스트의 저하를 일으키고 인증정밀도의 저하를 야기시킨다.

본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 마찬가지로, 세이딩의 보정은 촬상소자(1101)의 부주사방향인 각각의 행의 노광타이밍의 타임래그(time lag)에 의해 노광의 제어를 행함으로써 실현한다. 도 11c의 파선(1209)에 도시된 바와 같은 비율에 의해, LED(1102a) 내지 (1102d)의 휘도의 변화와 점등기간은 증가한다. 이런 방식으로, 실선(1208)에 도시된 세이딩에 의한 휘도변화와 파선(1209)에 의해 도시된 LED(1102a) 내지 (1102d)의 휘도의 변화와 점등기간을 합성하는 경우, 전체노광은 파선(1210)에 도시된 바와 같이 부주사방향으로 균일화된다. 또한, 출력에 게인을 부여함으로써, 파선(1211)에 도시된 휘도레벨의 광을 광조사하는 경우 동일한 출력을 얻을 수 있다.

이런 방식으로, 촬상소자(1101)의 부주사방향으로 복수의 LED에 의해 휘도비균일성을 조정한 다음, 부주사방향의 세이딩의 보정을 행함으로써, 지문인증에 필요한 중앙영역의 노광의 균일화를 실현할 수 있다. 이런 방식으로, 촬상소자(1101)에 의해 1회의 주사에 의하여 출력된 부분화상 사이의 접속화상처리에 있어서도, 접속부분에 휘도차가 발생하지 않으며, 화상의 접속합성의 실패 또는 접속합성의 부작용에 의한 화질의 열화 등으로 지문인증의 정밀도의 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 실시예에서 도 1에 도시된 광원(103)과 LED구동부(108)의 구체적인 회로예를 도시한다.

도 12는, 도 10a에 도시된 LED (1102a), (1102b), (1102c) 및 (1102d)를 각각 1계통으로 하는 총 4계통으로 분할하여 트랜지스터의 온/오프에 의해 점등제어하는 회로예에 대하여 도시한다. 여기에서, 각각의 LED계통에 흐르는 전류는 가변저항 (1301a) 내지 (1301d)에 의해 결정되며, 이들 가변저항 (1301a) 내지 (1301d)의 각각의 저항값은 조정단자 (1302a) 내지 (1302d)에 의해 제어된다. 이들 조정단자 (1302a) 내지 (1302d)는 출하시에 수동동작에 의해 조정할 수 있거나, DA변환기 등을 개재하여 시스템내에의 마이크로컴퓨터에 의해 조정할 수 있다.

(701)은 LED제어펄스의 입력단자이다. (704), (705)는 저항소자이며, (706)은 트랜지스터이며, (707)은 전원이고 (708)은 GND이다. 4계통의 LED (1102a) 내지 (1102d)의 휘도비균일성은 전류에 의해 조정된다. 더욱 구체적으로는, 트랜지스터(706)의 온/오프를 펄스폭제어함으로써, LED(1102a) 내지 (1102d)의 점멸 온/오프를 조정하여 휘도비균일성을 보정한다. 또한, 부주사방향의 세이딩보정에 대한 LED (1102a) 내지 (1102d)의 점멸 온/오프 비율의 조정은, 휘도비균일성의 조정후 4계통중에 점멸 온/오프기간의 비율을 유지함으로써 행한다.

다음, 도 12에 도시된 입력단자(701)에 입력된 LED제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로의 회로예에 대하여 설명한다. 제어펄스작성회로는 LED구동부(108)를 구비하는 회로이다.

도 13은 입력단자(701)에 입력되는 제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로를 도시하는 도이다. 도 13에서, (801)은 부주사방향의 트리거로서 수평동기신호(HD)의 입력단자이다. (802)는 부주사방향의 트리거로서 수직동기신호(VD)의 입력단자이다. (803)은 클럭신호(CLK)로 입력되는 클럭단자이다. (804)는 트리거로서 수평동기신호와 수직동기신호에 의해 클럭을 카운트하는 카운터이다. (805)는 상기 설명한 부주사방향의 세이딩보정에 대한 보정값을 저장하는 레지스터이다. (809)는 레지스터(805)으로부터 부주사방향의 세이딩보정하는 보정값을 판독하고 카운터(804)에 의해 출력된 카운트값을 디코딩함으로써 제어펄스를 작성하는 디코더이다. (812)는 클럭신호로 디코더(809)로부터 입력된 제어펄스를 동기해서 출력하는 플립플롭이다.

상기 설명한 구성에 의해, LED구동부(108)는, 촬상소자(104)의 촬상면내의 주주사방향에서 중앙영역의 휘도비균일서을 제거하여 광량을 균일화함으로써 LED (1102a) 내지 (1102d)가 광을 조사하도록 제어할 수 있으며, 더욱이, 부주사방향에서 발생하는 세이딩을 보정하도록 LED(1102a) 내지 (1102d)의 점등시간을 조정할 수 있다. 즉, LED 구동부(108)는 4계통의 각각의 LED에 대한 휘도의 조정을 행하며, 동시에, 부주사방향의 세이딩의 공통보정을 실현하도록 LED (1102a) 내지 (1102d)의 온/오프를 제어할 수 있다.

다음, 본 실시예에 있어서 촬상소자부(104)와 LED구동부(108)에서의 노광의 제어에 대하여 타이밍챠트를 이용하여 설명한다. 도 14는 본 실시예의 촬상소자(104)의 LED구동부(108)의 동작에 대하여 도시한다.

도 14에서, (1501)은 부주사방향의 시프트레지스터의 전송클럭이며, 1부주사기간마다 1회의 펄스가 인가된다. (1502)는 LED (1102a) 내지 (1102d)에 공통으로 되는, 입력단자(701)에 입력되는 제어펄스이다. 이러한 제어펄스(1502)에서, "H"의 기간은 LED의 점등기간이다. 이와 같이, 기간 (1515) 및 (1517)에 대한 점등기간(1516)의 펄스폭을 변경함으로써, LED (1102a) 내지 (1102d)의 휘도를 조정할 수 있다.

또한, (1503)은 부주사방향의 제 1행의 화소(L1)에 축적된 전하를 재설정하는 타이밍을 도시한다. 더욱 구체적으로는, (1503)은, 도 5에 도시된 기생용량(78)을 재설정하는 재설정펄스(φR)이다. (1504)는, 부주사방향의 제 1행의 화소에 축적된 전하가 기생용량(78)(도 5의 기생용량(78))인 타이밍을 도시한다. 더욱 구체적으로, 도 5에 도시된 광다이오드로부터 기생용량(78)으로 전하를 전송하는 전송펄스(φT)를 도시한다.

마찬가지로, (1505)는 부주사방향의 제 2행의 화소(L2)가 재설정되는 타이밍이며, (1506)은 제 2행의 화소에 축적된 전하가 기생용량(78)로 전송되는 타이밍을 표시한다. 또한, (1507)은 부주사방향의 m번째행의 화소(Lm)를 재설정하는 타이밍을 표시하며, (1508)은 부주사방향의 m번째 행에 축적된 전하가 기생용량(78)에 전성되는 타이밍을 표시한다. (1509)는 부주사방향의 n번째 행의 화소(Ln)가 재설정되는 타이밍을 표시하고, (1510)은 부주사방향의 n번째행의 화소에 축적된 전하가 기생용량(78)에 전송되는 타이밍을 표시한다.

도 14에 있어서, 기간 (1511) 내지 (1514)는 상기 설명한 바와 같이 각각의 행의 화소(L1 내지 Ln)의 전하축적기간을 표시한다. 도 14에서 도시한 바와 같이, 기간 (1511) 내지 (1514)는 2행의 부분에 대한 부주사를 행하는 기간과 동등하다. 그러나, LED (1102a) 내지 (1102d)의 점등기간에 대하여, 기간 (1515)에서 도시한 바와 같이, 부주사기간의 100%가 점등하지 않으므로, 부주사방향의 실질적인 축적기간은, 기간 (1511) 내지 (1514)가 LED (1102a) 내지 (1102d)의 점등비율 만큼 승산해지는 기간이다. 따라서, 노광은 기간 (1512),(1513) 및 (1514)에서는 상이하며, 중앙영역으로 되는 기간(1513)의 노광은, 부주사방향에서 커지고, 양단영역으로 되는 기간(1512) 및 (1514)의 노광은 부주사방향에서 작아짐으로써, 도 11c의 파선에 의해 도시한 노광제어를 실현할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 입력단자(701)에 제어펄스(1502)에 도시된 제어펄스를 입력함으로써, 노광이 부주사방향에서 보정되도록 세이딩이 방지된다.

또한, (1518)에 도시된 제어펄스가 상기 설명한 제어펄스(1502) 대신에 입력단자(701)에 입력되는 경우, 노광을 다음과 같이 제어할 수 있다. 제어펄스(1518)는, 제어펄스(1502)에 비하여, 양단영역에서 LED (1102a) 내지 (1102d)의 작은 점등비를 갖는다. 구체적으로 비교하는 경우, 중앙영역인 기간(1521)은, 기간(1516)과 마찬가지의 점등비율을 갖는다. 그러나, 기간(1520)의 점등비율은 기간(1515)의 점등비율에 대하여 작다. 마찬가지로, 기간(1522)의 점등비율은 기간(1517)의 점등기간에 대하여서도 작다. 이렇게 행함으로써, 도 11c에 도시된 파선(1209)의 기울기를 커지게할 수 있으며, 세이딩의 보정의 부여를 첨예하게 할 수 있다.

또한, (1519)에 도시된 제어펄스가 상기 설명한 제어펄스(1502) 대신 입력단자(701)에 입력되는 경우, 노광은 다음과 같이 제어할 수 있다. 제어펄스(1519)는, 제어펄스(1502)에 비하여, 전체인 LED(1102a) 내지 (1102d)의 작은 점등비율을 갖는다. 구체적으로 비교하는 경우, 기간 (1523),(1524),(1525)에서의 점등비율은, 기간 (1515),(1516) 및 (1517)의 점등비율의 절반이다. 이렇게 함으로써, 도 11c에 도시된 파선(1209)의 기울기를 변경하지 않고, 파선(1210)의 절대값을 절반으로 할 수 있다. 즉, LED (1102a) 내지 (1102d)의 부주사방향에서 점등비율의 차이의 비를 유지하면서, 점등비율을 전체 펄스에 있어서 절반으로 함으로써, 세이딩보정량을 동일하게 한 채로 휘도를 균일하게 반감할 수 있다. 이와 같이, 노광기간의 타임래그를 이용함으로써, 휘도가 조정된 4계통의 LED의 세이딩을 공통의 비율로 보정할 수 있다.

본 실시예의 지문인증장치는 광원의 점등비율과 센서의 축적기간을 이용해서 광원을 보정하므로, 세이딩의 보정이 신호처리에 의해 행해지는 경우에 대하여, S/N의 저하 및 보정으로 인하여 야기되는 부작용이 발생하지 않는 이점이 있다. 예를 들면, 장치가 실외에서 이용되는 경우, LED의 밝기 보다도 오히려 외부의 광이 밝기가 중요한 요소가 되지만, 이런 경우에 있어서, 휘도비균일성이 발생하지 않는다. 그러나, 일정한 보정을 화상처리에 의해 행하는 경우, 실내인가 실외인가를 판별하지 않으면 역으로 보정을 행하는 경우가 종종있다. 또한, 실내인 경우라도 광이 부분적으로 입사하는 경우에는, 과보정이 외부광의 영역에서 발생하는 부정적인 영향이 있지만, 본 실시예의 지문인증장치는, 이들 부정적인 영향을 제거하면서, 적은 수의 광원을 구비하여 지문인증에 필요한 영역의 휘도비균일성을 제어하고, 낮은 코스트와 고정도의 지문인증장치를 실현할 수 있다.

본 실시예의 지문인증장치는 상기 설명와 같이 설명하였지만, 본 발명은 본 발명은 바코드판독기나 공업용로봇 등 물체인식용의 촬상장치 등, 광을 조사해서 화상의 특징으로 부터 물체를 인식하는 화상입력장치에 적용가능하다. 또한, 본 발명은, 생체인증장치 중에서 지문인증장치를 예로서 설명하였지만, 예를 들면, 본 발명은, 손, 손가락, 얼굴, 눈 등을 광에 의해 조사하고 물체의 특징정보를 추출해서 합성체크하는 생체인증장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 여기에서, 물체의 특징징보는, 예를 들면, 장문(palm pattern), 정맥등의 혈류, 홍채, 얼굴인식 등의 정보에 의한 것을 의미한다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, LED는 광조사수단으로서 열거하였지만, 형광관, EL, 레이저 등의 광원이라면 무엇이든지 상관없다.

(제 3실시예)

본 실시예는 직접 실외햇빛아래 및 실내광 아래의 평면내의 노광비균일성의 제어, 일몰 및 창턱으로부터 광 등에 의해 발생하는 측면으로부터 비스듬히 입사하는 외부광에 의해 면내에 노광의 비균일성의 제어에 대하여 나타낸다. 여기에서, 또한, 기본구성은 제 1 및 제 2실시예와 마찬가지이며, 복수의 광주사소자는 촬상소자의 주주사방향으로 평행하게 배치되고, 동시에 광주사소자의 휘도는, 광주사소자로부터 광량의 균일성을 향상시키도록 제어되며, 또한, 노광의 변화와 비균일성을 검지함으로써 그 보정을 제어한다. 또한, 본 실시예는 촬상소자의 전하축적시간과 광조사소자의 휘도와 점등시간을 제어하여 부주사방향에 있어서 노광의 균일성을 향상시키며, 양자의 제어를 함께 행함으로써, 광원과 촬상소자 사이의 위치관계로 인하여 발생하는 세이딩을 제거할 수 있으므로, 본 실시예에서 설명하는 바와 같이 외부광의 영향을 보정하기 위하여 점등된 광원으로부터 주사광에 대하여 효율적이며, 그 효율성은 양자의 제어 모두에 대하여 증가한다.

광학센서에서, 광원의 질은 촬상된 화상 그 자체의 화상질을 판단하기 위한 중요한 요소이며, 특히, 면내의 노광의 균일성이 중요하다. 제 1 및 제 2실시예에서, 광원 그 자체의 비균일성과 촬상소자부 사이의 위치관계로 인한 휘도분포차이(세이딩)에 의한 촬상면내의 노광의 차에 대하여 설명하였으며, 생체인증과 물체인식에 대하여 필요한 영역을 겨냥함으로써, 이러한 노광의 차이의 보정에 대하여 설명하였다. 더욱 구체적으로는, 복수의 광조사소자(광원)은 촬상소자(CMOS 센서)의 주주사방향에 평행하게 배치되고, 동시에, 광조사소자로부터 광량분포의 균일성을 주주사방향의 중앙영역에서 향상시키도록 광조사소자의 휘도를 제어한다. 또한, 촬상소자의 전하축적시간과 광조사소자의 휘도 및 점등시간을 제어하여 부주사방향의 노광의 균일성이 향상된다. 그러나, 면내의 노광의 균일성을 방지하는 요소에 대하여, 본 실시예는 광원 그 자체의 변동과 촬상소자부와의 위치관계로 인한 휘도분포차이 뿐만 아니라, 노광의 균일성을 방지하기 위한 다른 요소에 대하여도 효율적이다.

도 15는 본 실시예로서 스윕(주사)타입지문인증장치의 개략적인 구성에 대하여 도시하는 블록도이다. 제 1실시예와 동일한 기능을 가지는 것에 대하여 동일한 번호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 15에서, (138)은 외부광상태추정부이며, 이는 촬상된 화상신호에 의한 외부광으로부터의 신호성분과 광원으로부터의 조사광에 의한 신호성분의 량 또는 비의 추정을 행하는 추정수단이며, 면내의 각각의 광의 광량분포상태의 추정이다. 여기에서, 신호는 화상동기부로부터 출력되지만, 화상의 합성후 또는 화상을 합성하기 전의 신호로부터 이루어진 것인지 상관없다.

외부광상태추정부(138)의 구체적인 추정동작의 예로서, 인증부(102) 그 자체에 의하여 제어되는 광원으로부터 조사광에 의한 신호성분의 근사량을 미리 예측가능하며, 신호량에 비하여, 실제 취득한 화상의 신호의 증가된 부분을 외부광에 의한 신호성분의 량 또는 비로서 산출한다. 또한, 외부광의 입사방향(직접적인 일광 및 일몰의 저녁놀 등), 주변환경(실내 또는 실외) 등은 증가된 부분의 면내분포로부터 추정할 수 있다. (123a)는 제어부이며, 각각의 부를 포함하는 외부광상태추정부(138)와 생체정보휘도검지부(122a)로부터 정보를 수신하고 통신부(115)를 개재하여 촬상소자부(101)에 LED구동부(108)와 촬상소자부(101)의 센서구동부(105)를 제어하는 제어신호를 출력한다.

(137)은 신호선이며, 화상합성부(135)에 의해 출력된 합성화상데이터를 생체정보휘도검지부(122a), 손가락검지부(121), 외부광상태추정부(138)에 전송한다.

(139)는, 외부광상태추정부(138)가 제어부(123a)에 외부광상태추정결과를 전송하는 신호선이다. (131)은, 통신부(115)에 제어부(123a)에 의해 출력된 촬상부(101)를 제어하는 제어신호를 전송하고 각각의 부의 상태를 수신하는 신호선이다.

본 실시예의 화상취득부(101)에 있어서, 제 1실시예와 마찬가지로, 제어부(123a)는, 각각의 LED 및 촬상소자부(104) 등 사이의 위치관계에 의해 결정되는 광량의 비균일성(세이딩)과 광원(103)을 구성하는 각각의 LED소자의 휘도비균일성이 LED휘도분포로부터 산출된 조정값과 보정값이 되도록 통신부(115)를 개재하여 LED구동부(108)와 센서구동부(105)에 제어신호를 전송한다.

센서구동부(105) 및 LED구동부(103)는 제어부(123a)로부터의 제어신호에 따라서 촬상소자부(104)의 동작과 광원(103)의 각각의 LED의 광량을 제어한다.

또한, 본 실시예의 촬상소자부(101)에서, 제어부(123a)는 통신부(115)를 개재하여 LED 구동부(108)와 센서구동부(105)에 제어신호를 전송하여 물체를 취득한 화상은 면내에 균일화되고 적절한 노광에 대한 영역이, 외부광의 입사상태(광이 비스듬히 입사하는지 여부 등) 및 취득화상의 휘도분포를 이용함으로써 외부광상태추정부에 의하여 추정된 주변의 광환경(실내 또는 실외 또는 강한 직사광선하의 광)으로부터 가능한한 크게 취할 수 있다. 센서구동부(105) 및 LED 구동부(108)는 제어부(123a)로부터의 제어신호에 의한 광원(103)의 각각의 LED의 광량과 촬상소자부(104)의 동작을 제어한다.

상기 설명한 제어부(123a)의 보정과 조정에 의하여, 촬상소자부(101)는, 물체의 손가락을 광조사하고, 면내의 노광의 균일성을 향상시키기 위하여 외부광이 손가락에 인가되는 경우라도 촬영면내의 광조사조건의 차이를 보정하며, 동시에 손가락이 광원으로부터의 광과 외부광 양자에 의해 광조사되는 경우라도, 적절한 노광을 유지할 수 있도록 촬상소자의 축적조건을 조정함으로써 지문화상을 취득한다.

본 실시예에 있어서의 촬상소자는, 제 1실시예와 마찬가지로, 스윕타입이라고 칭하는 광타입지문센서이며, 그 구성은 도 2a, 2b, 2c, 2d 내지 5에서 전술하였다.

제 1실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 지문인증장치는, 센서부의 화소의 노광이 광원의 광조사조건과 센서의 축적기간 사이의 관계에 의해 판단되는 사실을 이용한다.

본 실시예의 지문인증장치의 동작에 대하여, 도 16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b, 20, 21a, 21b, 22a 및 22b에 의해 설명한다.

도 16a 및 16b는 실내 및 실외인 경우 물체를 조사하는 광과 이 때의 노광상태를 개략적으로 도시하는 도이다. 도 16a는 실내 또는 야간시의 경우 등 외부광의 구성성분이 거의 존재하지 않는 경우와 손가락이 LED광원으로부터의 광에 의해 거의 조사되는 경우에 대하여 도시한다. 도 16b는, 실외 등 바로 위쪽으로부터 강한 직사광선을 쪼이며, 외부광이 손가락을 광조사하는 주성분인 경우에 대하여 도시한다.

도 16a 및 16b는 도 2d와 마찬가지로, 단면에서 손가락을 개략적으로 도시하는 도이며, (201)은 손가락이며, (204)는 촬상소자이며, (209)는 안내기구이다. 여기에서, 또한, 촬상소자(204)상의 광학부재(203)는 생략한다. 화살표(1601)는 LED광원으로부터 화살표방향으로 손가락으로 출사하는 조사광을 도시한다. 점선(1602)는 이때의 촬상소자부(204)의 노광분포를 도시하고, 횡좌표의 축은 그 단면에 의한 손가락의 위치를 도시하고, 종좌표의 축은 노광량을 도시한다. 화살표(1603)는 외부광으로서 화살방향으로 바로 위쪽으로부터 손가락을 주사하는 직사광선을 표시한다. 점선(1604)는 이 때에 촬상소자(204)의 노광분포를 도시하고, 횡축의 좌표는 그 단면에 의한 손가락의 위치를 도시하며, 종축의 좌표는 노광량을 도시한다.

도 16a에 도시한 바와 같이, 실내와 야간시의 경우에, 광은 손가락이 접촉하는 촬상면측으로부터의 조사광이며, 촬상소자(204)의 노광은, 손가락이 접촉하는 중앙영역에서 커지는 경향이 있으며, 손가락이 접촉하지 않는 손가락의 측면에 근접한 양단영역에서 작아지는 경향이 있다(여기에서, 양단영역의 노광은 40%로서 표시하지만, 중앙영역의 노광은 100%로 표시한다.).

한편, 도 16b에 도시한 바와 같이, 강한 외부광이 실외를 입사하는 경우, 광은 촬상면의 대향하는 측으로부터의 조사광이므로, 촬상소자(204)의 노광은 손가락이 접촉하지 않는 손가락의 측면의 부근의 양단영역에서 커지며 손가락이 접촉하는 중앙영역에서 작아지게 된다. 이것은, 손가락의 측면에 근접한 양단영역이, 손가락에 의해 접촉하는 경우라도, 중앙영역에 비하여, 두께가 얇으므로 광의 투과성이 높기 때문이다(여기에서, 중앙영역의 노광은 100%로 표시하지만, 양단영역의 노광은 40%이다).

상기 경우의 양자에 있어서, 노광차는 중앙영역의 부근의 단영역과 측면의 양자에서 커지므로, 손가락의 전체영역에 걸친 적절한 노광을 유지하기 매우 곤란하며, 한쪽 단부영역중 어느쪽이 포화되거나 흰색의 작은 반점이 있는 경우가 종종 있지만, 노광이 작은 다른쪽 단부는 갈색을 띠게 된다.

제 1실시예에서도 설명한 바와 같이, 광강도의 차이 = 광촬상소자에 의해 지문을 추출하는 경우의 지문패턴에 의해 25% 이상 콘트러스트를 보장하기 위하여, 지문의 융선패턴을 취득하기 위하여 화상산출을 행할 필요가 있으며, 게인이 부여되어야 하므로, 이러한 노광차이는 조사광의 휘도차에 따라서 제어될 필요성이 있다. 제어불가능한 경우, 글레이데이션은 중앙양역과 양단영역의 커다란 노광차에 상당함으로써 지정되며, 신호성분의 글레이데이션의 특성이 저하되므로, 콘트러스트가 충분히 확보될 수 없으며, S/N이 저감되고, 인증정확도가 저하된다. 본 실시예는, 외부광의 상태를 검지가능하며 이러한 상태에 따라서 촬상소자의 축적조건과 광원의 광상태를 변화시키는 것이 가능하여 촬상면내의 노광분포의 균일성이 향상되고, 동시에, 적절한 노광을 유지함으로써, 지문화상취득가능한 영역이 확대되고, 동시에, 신호성분의 글레이데이션성분이 향상됨으로써 인증정확도를 개선한다.

도 17a, 17b 및 17c는 본 실시예의 스윕타입의 광학타입지문센서의 개략적인 구성을 도시하는 도이다.

도 17a는 손가락의 위쪽으로부터 본 광학타입지문센서의 개략도이다. 또한, 도 17b는, 도 17a의 LED (1702a) 내지 (1702f)의 6개의 조사광이 100% 점등하는 경우 휘도레벨을 도시하는 도이다. 또한, 도 17c는 LED(1702a) 내지 (1702f)를 점등하는 구동부의 회로도이다.

도 17a에서, (201)은 손가락인증의 물체가 되는 손가락이다. (1702a) 내지 (1702f)는 광원으로서 LED이다. (204)는 약 5 내지 20개인 부주사방향의 화소수를 가진 밴드형상 2차원센서를 표시하며, 구체적으로 CMOS타입촬상소자이다.

(209)는 손가락(201)의 이동동작에 따라서 손가락의 이동방향에 수직하는 방향으로 손가락(201)의 시프트 또는 의도하지 않은 이동을 방지한다. 여기에서, 지문의 평탄하지 않은 패턴의 광학차를 후술하는 촬상소자(204)에 안내하는 광학부재는 생략한다.

여기에서, 도 17b의 점 A, B 및 C는 도 17a에 도시된 동일한 번호의 각각의 점의 위치에 대응하며, 도 17b는 광원(LED (1702a) 내지 (1702f))에 의해 점 A로부터 점 B의 방향(센서의 주주사방향)에서의 휘도분포를 도시한다.

도 17b에서, (1701a) 내지 (1701f)는 도 17a에 도시한 LED (1702a) 내지 (1702f)의 각각의 휘도분포의 중심을 개략적으로 도시한다. 여기에서, 외부광환경에 대한 동작을 간단하게 설명하기 위하여, LED의 휘도에서 각각의 비균일성이 없다는 조건하에 설명하였다.

LED (1701a) 내지 (1701f)는 제 1실시예로서 동일한 3계통에 의해 광량을 제어하는 구성으로써 도시된다. 여기에서, 본 실시예에서, 본 실시예의 3계통의 조작에 의해 아래에 도시한 바와 같이, 중심으로서 주주사방향에 의해 양측에 배치된 적어도 두개의 그룹은 외부광의 입사방향에 따라서 독립적으로 제어되어, 비스듬한 방향으로부터의 외부광의 입사에 대한 동점범위가 양호하게 변화된다. 또한, 주주사방향에서의 중앙측에 배치된 그룹과 양단측의 그룹중 적어도 두개의 그룹은 외부광의 비율에 따라서 독립적으로 제어되어 동적범위는 외부광상태의 변화에 따라서 양호하게 변화한다.

도 17c는 도 15에 도시된 LED구동부(108)와 광원(103)의 구체적인 회로예에 대하여 도시하는 도이다. 도 17c에 도시한 바와 같이, 광원(103)은 LED (1702a) 및 (1702f)에 대한 1계통(이하, 제 1계통이라함), LED (1702b) 및 (1702c)에 대한 1계통(이하 제 2계통이라 함), LED (1702d) 및 (1702e)에 대한 1계통(이하, 제 3계통이라 함)으로 이루어진 총 3계통에 의해 구성된다. LED 구동부(108)는 트랜지스터(706)를 온/오프함으로써 이들 3계통을 광제어한다. 도 17c에 도시된 (701) 내지 (703)은, 3계통의 LED의 점등을 제어하는 신호인 LED제어펄스에 의해 입력되는 입력단자이다. 도 17c에 도시한 바와 같이, 입력단자(701)은 제 1계통을 제어하는 LED제어펄스에 의해 입력되며, 입력단자(702) 및 (703)은 제 2 및 제 3계통을 제어하는 LED제어펄스에 의해 마찬가지로 입력된다. (704)(705)는 레지스턴스소자이며, (706)은 트랜지스터, (707)은 전원, (708)은 GND(ground)이다.

도 17c에 도시한 바와 같이, LED 구동부(108)에서, 입력단자(701)는 레지스턴스소자(704)를 개재하여 베이스단자에 접속되는 트랜지스터(706)의 콜렉터단자가, 레지스턴스소자(705) 및 신호선(112b)를 개재하여 제 1시스템의 LED(1702a) 및 (1702f)에 접속된다.

입력단자(702)가 레지스턴스소자(704)를 개재하여 베이스단자에 접속된 트랜지스터(706)의 콜렉터단자는, 레지스턴스소자(705) 및 신호선(112b)를 개재하여 2계통의 LED(1702b) 및 (1702c)에 접속된다. 입력단자(703)가 레지스턴스소자(704)를 개재하여 베이스단자에 접속된 트랜지스터(706)의 콜렉터단자는, 레지스턴스소자(705) 및 신호선(112b)을 개재하여 제3계통의 LED (1702d) 및 (1702e)에 접속된다. 또한, 각각의 트랜지스터(706)의 에미터단자는 GND(708)에 접속된다.

광원(103)에 있어서, 전원(707)과 신호선(112b)(입력단자(701)로부터 신호를 전송하는 선) 사이에, 제 1계통으로서, 신호선(112b)에 전류가 흐르는 경우 광을 방출하도록 제 1계통인 LED (1702a) 및 (1702f)가 직렬로 접속된다. 마찬가지로, 제 2계통인 LED (1702b) 및 (1702c)는, 전원(707)과 신호선(112b)(입력단자(702)로부터 신호를 전송하는 선) 사이에 접속되며, LED (1702d) 및 (1702e)는, 전원(707)과 신호선(112b)(입력단자(703)로부터 신호를 전송하는 선) 사이에 직렬접속된다.

상기 도시한 구성에 의해, LED구동부(108)은 입력단자 (701) 내지 (703)에 입력되는 LED제어펄스에 의하여 각각의 트랜지스터(706)의 온/오프시간을 펄스폭제어하며, 구동펄스는 각각 3계통의 LED의 각각에 접속된 3신호선(112b)에 출력된다. 이와 같이, 3신호라인(112b)로부터 3계통의 LED에 입력되는 구동펄스에 따라서, 각각의 LED의 점멸 온 및 오프의 비율은 조정되며, 3계통의 휘도는 제어된다.

도 17c에 도시한 바와 같이 입력단자 (701) 내지 (703)에 입력되는 LED제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로의 회로가, 제 1실시예와 마찬가지로, 도 8에 도시된 회로에 의해 작성된다.

여기에서, 도 16a에도시된 실내 및 야간 등의 경우에 있어서, 외부광추정부는 그 상태를 추정하고, 도 18a에 도시된 바와 같이, 전체휘도의 분포가, 100%취하는 제 1계통(LED (1702a) 및 (1702f)), 50% 취하는 제 2계통(LED (1702b) 및 (1702c) 및 제 3계통(LED (1702d) 및 (1702e))에 의해 파선(1803)에 의해 도시된 바와 같이 되도록 6개의 LED의 휘도가 제어된다.

그 결과, 촬상소자부의 노광은, 도 18b에 도시된 바와 같이, 3계통의 전부가 100% 점등되는 경우의 노광분포와 3계통이 제어되는 경우에 있어서 LED의 노광분포(1803)의 합성인 (1804)가 된다. 그러나, 이러한 경우에 있어서, 중앙영역의 LED휘도는 저하되므로, 양단영역과 중앙영역 사이의 노광차가 작게됨에도 불구하고, 합성노광은 전체로서 저하된다. 그러므로, 외부광추정부는 LED휘도와 촬상소자를 제어함으로써 2배 축적할 수 있다.

이와 같이, 전체노광, 실선(1805)에 의해 도시된 바와 같이, 중앙영역의 노광의 100%에 대하여 양단영역에서 80%로 되며, 균일한 지문화상을 전체촬상면에서 취득하도록 일정이상으로 노광을 확보하면서 양단영역과 중앙영역의 노광차이는 감소한다. 또한, 도 16b에 도시한 바와 같이 실외의 외부광 아래에 있는 경우에 있어서, 외부광추정부는 그 상태를 추정하며, 도 19a에 도시된 바와 같이, 전체휘도의 분포가, 50% 취하는 제 1계통(LED (1702a) 및 (1702f)), 100% 취하는 제 2계통(LED (1702b) 및 (1702c) 및 제 3계통(LED (1702d) 및 (1702e))에 의해 파선(1803)에 의해 도시된 바와 같이 되도록 제어된다.

그 결과, 촬상소자부의 노광은, 도 19b에 도시한 바와 같이, 3계통 모두 점등하지 않는 경우에 있어서의 노광분포(1604)로 되며, 3계통의 LED제어의 휘도분포(1903)의 합성이다.

그러나, 이와 같은 경우에 있어서, 중앙영역의 LED의 휘도는 증가하므로, 양단영역과 중앙영역 사이의 휘도차가 감소됨에도 불구하고, 합성노광은 100%초과하게 된다. 노광은 (1904)에서 개략적으로 100%이상을 도시하지만, 실제로 포화되거나 백색 작은 반점이다. 그러므로, 외부광추정부는 LEL의 휘도와 촬상소자부를 제어하며, 2/3만큼 축적시간을 승산한다. 이와 같이, 총노광은, 파선(1905)에 의해 도시한 바와 같이, 중앙영역에서의 100%에 비하여 양단영역에서 93%로 되지만, 포화되지 않도록 노광을 유지하며, 양단영역과 중앙영역 사이의 차이를 감소시킴으로써 전체화상면에서 균일한 지문화상을 취득한다.

이와 같이, 검지된 외부광의 상태에 따라서 촬상소자의 축적조건과 광원의 점등상태를 변화시킴으로써, 촬상면내의 노광분포의 균일성이 향상되며, 동시에, 적절한 노광이 유지되어 취득된 지문화상의 영역이 확대되고 신호성분의 글레이데이션특성이 향상됨으로써, 인증정확성의 확보를 실현한다.

이때, 복수의 배치에 따라서 함께 그룹화된 광원 중으로부터, 주주사방향의 중앙측과 양단에 배치된 적어도 두개의 그룹은 외부광의 비율에 따라서 독립적으로 제어되어, 동적범위와 매칭정확성의 확보는, 외부광조건이 첨예하게 변화하는 실외와 야간에 있는 경우와 실외의 일광아래에 있는 경우의 양자에 수반하여 실현될 수 있다.

또한, 광학센서의 경우에 있어서, 햇빛 등의 강한 광이 경사지게 진입하는 경우에 여전히 해결되어야할 문제점이 있다. 외부광이 경사지게 진입하는 경우에 있어서, 조사광으로서 강한 외부광이 기여하는 영역과 광이 도달하기 어려운 음지 및 장소인 영역이 나타나므로, 노광은 면내에서 급준하게 변화한다.

본 실시예에 있어서, 이러한 경우에도, 광원의 광상태와 촬상소자의 축적조건을 변화함으로써, 넓은 동적범위와 높은 부합정밀도를 얻을 수 있다. 도 20은 물체를 조사하는 외부광과 태양 등의 강한 외부광이 비스듬이 진입하는 경우에 있어서 이때의 노광상태에 대하여 개략적으로 도시한다. 이러한 상태는 센서가 실외에서 태양을 설정함으로써 조사되는 경우와 태양광선이 창으로부터 실내로 진입하는 경우에 발생한다.

여기에서, 도 20은 도2d와 마찬가지로 그 단면에서 손가락를 개략적으로 도시하며, (201)은 손가락이며, (204)는 촬상소자이며, (209)는 가이드기구이다. 여기에서, 촬상소자(204)상의 광학부재(204)에 대한 설명은 생략하였다. 화살표(2003a) 및 (2003b)는 외부광으로서 화살표방향으로 우측 위쪽으로부터 비스듬히 손가락을 조사하는 외부광을 도시한다.

점선 (2004)는 이 때의 촬상소자(2004)의 노광분포이며, 횡좌표의 축은, 그 단면에 따라서 손가락의 위치를 도시하며, 종좌표의 축은 노광량을 도시한다.

도 20에 도시한 바와 같이, 화살표(2003a)에서 광은 촬상소자에 근접한 영역의 부근까지 손가락을 효율적으로 조사하여, (2004b)측의 광은 손가락의 두께로 인하여 충분히 전송하지 못하며, 또한, 손가락 그 자체의 그림자가 발생한다. 이와 같이, 촬상소자(204)에서의 노광은, 점선(2004)에 의해 도시한 바와 같이 광이 진입하는 방향에서 높지만, 노광은 대향하는 측에서 낮다(여기에서, 좌측영역에서의 노광은 25%로서 도시되지만, 우측영역에서의 노광은 100%로서 도시된다.).

이러한 외부광의 비스듬한 입사의 경우에 있어서, 외부광추정부는 그 상태를 추정하여, 도 21a에 도시한 바와 같이, 전체휘도분포가, 50% 취하는 제 1계통(LED (1702a) 및 (1702f)), 100% 취하는 제 2계통(LED (1702b) 및 (1702c) 및 50% 취하는 제 3계통(LED (1702d) 및 (1702e))에 의해 점선(2103)에 의해 도시된 바와 같이 되도록 6개의 LED의 휘도를 제어한다.

그 결과, 촬상소자의 노광은, 도 21b에 도시된 바와 같이, 3계통 전체가 점등하지 않는 경우에 있어서의 노광분포(2004)와 3계통을 제어하는 LED의 휘도분포(2103)의 합성(2104)이 된다.

그러나, 이러한 경우에 있어서, 우측영역의 LED휘도는 증가하므로, 우측영역과 좌측영역 사이의 감소된 노광차이에도 불구하고, 합성노광은 100%초과한다. 점선(2104)이 100%이상이 되는 노광을 개략적으로 도시하지만, 실제의 노광은 포화되고 백색 얼룩반점이다. 그러므로, 외부광추정부는 LED의 휘도와 촬상소자부에 의해 제어되어 2/3 만큼 축적시간을 승산한다.

이와 같이, 점선(2105)에 의해 도시한 바와 같이 노광량은, 우측영역에서의 노광이 100%로 되지만, 좌측영역에서의 노광이 83%로 되고, 우측영역과 좌측영역에서의 노광차는 감소되지만, 노광이 포화되지 않고 유지되어, 일정한 지문화상이 전체촬상면에서 취득된다.

이와 같이, 검지외부광의 상태에 따라서 촬상소자의 축적조건과 광원의 점등상태를 변화시킴으로써, 촬상면의 노광분포의 균일성이 향상되며, 동시에, 적절한 노광이 유지되어, 취득가능지문화상의 영역이 확대되어 신호성분의 글레이데이션 특성이 향상됨으로써 인증정확성이 개선된다.

이때, 복수의 배치에 따라서 함께 그룹화되는 광원으로부터, 우측 및 좌측에 배치된 적어도 두개의 그룹은 외부광의 비율과 입사방향에 따라서 개별적으로 제어되어, 비스듬히 진입하는 광에 의해 야기되는 면내의 조사광량의 차이가 보정되어, 동점범위와 매칭정확성의 확보를 실현한다.

도 22a 및 도 22b에 있어서, 본 실시예에 있어서 도 15의 외부광상태추정부(138)의 동작을 플로우챠트에 의해 도시한다.

본 실시예에서 설명하는 바와 같이 외부광상태에 의한 노광제어는, 예를 들면, 스윕타입의 센서에 손가락을 슬라이딩을 개시하는 단계 또는 손가락 슬라이딩하는 중에 행한다. 이러한 외부광상태에 의한 노광조정경로에 있어서, 경로가 스텝(2201)에서 개시하는 경우, 외부광상태추정부(138)는, 스텝 (2201)에서 외부광상태를 측정하기 위하여 노광을 최초값으로 설정하는 취지를 제어부(123a)에 지시한다.

여기에서, LED는 전원을 오프하고 노광은 외부광에 의해서만 행한다. 다음, 스텝 (2203)에서, 외부광상태추정부(138)는 화상합성부(135)로부터의 최초설정값의 노광조건하에서 얻은 추출화상데이터를 얻으며, 외부광상태를 추정하는 다양한 데이터를 산출한다. 여기에서, 다양한 데이터는 주주사방향을 위한 좌측, 중심 및 우측의 3개의 영역의 각각의 평균휘도데이터로서 취한다.

스텝(2204)에서, 좌측, 중심 및 우측의 3개 영역의 각각의 평균값이 모두 주주사방향으로 일정한 값(추정한 값 1) 이하인지 여부를 추정한다. 추정값 이하인 경우, 스텝(2205)에서, 외부광이 거의 없다고 추정된다. 이 경우에 있어서, 경로는 스텝(2206)으로 진행하고, 여기서 외부광상태추정부(138)가 외부광의 휘도를 산출하며, 동시에, 또한, 도 18a에서 도시하는 바와 같이 3계통의 LED가 점등하는 취지를 제어부(123a)에 지시하며, 촬상소자의 축적시간은 최후동적범위를 효과적으로 이용하기 위하여 조정된다. 이러한 방법에 있어서, 노광조정은 도 18b에서 실선(1805)에 의해 도시되는 바와 같이 행한다. 스텝(2207)에서, 노광조정경로는 종료한다.

평균값이 일정값을 초과하는 경우, 스텝(2208)에서, 주주사방향의 좌측 및 우측의 두개의 영역의 각각의 평균값의 양자가 일정한 값(추정값(2))인지의 여부를 추정한다. 양자가 추정값 이상인 경우, 스텝(2209)에서, 광을 균일하게 평면에 조사하는 것으로 추정한다. 이것은 직접적인 일광이 위쪽으로부터 직접 평면에 조사하는 경우에 적용할 수 있다.

이런 경우에 있어서, 경로는 스텝(2210)으로 진행하고, 외부광상태추정부(138)는 외부광휘도를 산출하고, 동시에 도 19a에 도시한 바와 같이 3계통의 LED가 점등하고, 또한, 최후노광이 동적범위를 효율적으로 사용할 수 있도록 촬상소자의 축적시간을 조정하는 취지를 제어부(123a)에 지시한다. 이런방식으로, 노광조정은 도 19b에 도시한 바와 같이 파선(1905)에 의하여 행한다. 스텝(2207)에서, 노광조정경로는 종료한다.

스텝(2208)에서, 평균값이 일정값 이하인 경우, 스텝(2211)에서, 우측영역의 평균값이 주주사방향의 좌측보다 큰 값인지 여부를 추정한다. 우측이 좌측값보다 큰 경우, 스텝(2212)에서, 외부광이 우측으로부터 조사되는 것으로 추정된다.

이런 경우에서, 경로는 스텝(2213)으로 진행하고, 외부광상태추정부(138)가 외부광휘도를 산출하고, 동시에, 도 21a에 도시한 바와 같이 3계통의 LED가 점등하고, 또한, 최후노광이 동적범위를 효율적으로 사용할 수 있도록 촬상소자의 축적시간을 조정하는 취지를 제어부(123a)에 지시한다. 이러한 방식으로, 노광조정은 도 21b의 실선(2105)에 의해 도시된 바와 같이 행한다. 스텝(2207)에서, 노광조정경로는 종료한다.

스텝(2211)에서, 우측영역의 평균값이 주주사방향의 좌측값 보다 낮은 경우에 있어서, 스텝(2214)에서, 외부광은 좌측으로부터 조사되는 것으로 추정된다. 이런 경우에 있어서, 경로가 스텝(2215)으로 진행하고, 여기서, 외부광상태추정부(138)가 외부광의 휘도를 산출하고, 동시에, 우측의 휘도를 도 21a와 반대로 증가시키기 위하여, 3계통의 LED의 휘도를 조정하며, 최후 노광이 동적범위를 효율적으로 이용할 수 있도록 촬상소자의 축적시간을 조정하는 취지를 제어부(123a)에 지시한다. 이런 방식으로, 노광조정을 행하며, 스텝(2207)에서 노광조정경로가 종료한다.

이런 방식으로, 외부광상태추정부는 외부광 평면내의 분포상태와 노광을 추정하고, 노광의 제어부는 광원의 휘도와 촬상소자의 축적량을 제어하여, 폭넓은 동적범위와 양립할 수 있는 광학센서와 정합의 고정확도를 실현할 수 있으며, 이는 외부광환경에 의해 영향받지 않는다.

본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하였지만, 구체적은 구성은 본 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 구성 등을 또한 포함한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예로서 본 발명을 적용하는 스윕(sweep)(주사)타입의 지문인증장치의 개략적인 구성을 도시하는 블록도

도 2a, 2b, 2c 및 2d는 본실시예에 있어서 스윕타입이라고 칭하는 계통을 사용함으로써 광타입지문센서의 개략적인 구성과 동작원리를 도시하는 도

도 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3a5, 3a6, 3a7, 3a8, 3a9, 3b 및 3c는 스윕타입지문센서에 있어서, 복수의 부분화상으로부터 전체 지문화상을 합성하는 처리예를 도시하는 도

도 4는 도 1의 촬상소자부(104)(도 2a, 2b, 2c 및 2d의 촬상부(204))의 센서부(6)의 회로구성예를 도시하는 도

도 5는 도 4에 도시된 화소부(41)의 구성예를 도시하는 도

도 6a 및 도 6b는 도 2b에서 점 A로부터 점 B의 방향(센서의 주주사방향)으로 휘도분포를 도시하는 도

도 6c 및 도 6d는 광원 그 자체의 휘도 비균일성이 없는 상태에서 지문화상의 출력레벨을 도시하는 도

도 6e 및 도 6f는 도 6b에 도시된 휘도비균일성을 보정하는 경우의 휘도분포와 도 2b에서 점 C로부터 점 D의 방향으로의 휘도분포를 도시하는 도

도 7은 도 1에 도시된 광원(103)와 LED구동부(108)의 구체적인 회로예를 도시하는 도

도 8은 도 7에 도시된 입력단자(701) 내지 (703)에 입력하는 LED제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로의 회로예를 도시하는 도

도 9는 본 실시예에 있어서 촬상소자부(104) 및 LED구동부(108)의 동작을 도시하는 타이밍챠트

도 10a 및 도 10b는 영역타입지문인증장치에 있어서 광원과 촬상소자의 위치관계를 도시하는 도

도 11a 및 도 11b는 점 A로부터 점 B의 방향(센서의 주주사방향)의 휘도분포를 도시하는 도

도 11c는 도 10a에 있어서 점 C로부터 점 E의 방향(촬상소자(1101)의 부주사방향)의 휘도분포를 도시하는 도.

도 12는 도 10a에 도시된 LED (1102a) 내지 (1102d)를 각각 1계통으로 하는 총 4개의 계통으로 분할하여 트랜지스터를 온/오프에 의해 점등제어하는 회로도를 도시하는 도

도 13은 도 12에 도시된 입력단자(701)에 입력하는 제어펄스를 작성하는 제어펄스작성회로를 도시하는 도

도 14는 제 2실시예에 있어서 촬상소자부(104) 및 LED구동부(108)의 동작을 도시하는 타이밍챠트

도 15는 본 발명의 제 3실시예로서 본 발명을 이용하는 스윕(주사)타입지문인증장치의 개략적인 구성을 도시하는 블록도

도 16a 및 도 16b는 실내 및 실외인 경우에 있어서 조명광 및 노광 사이의 관계를 설명하는 도

도 17a는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 촬상소자, 광원 및 손가락 사이의 위치관계를 도시하는 도

도 17b는 본 발명의 제 3실시예에 있어서, 100% 점등시간의 LED의 휘도를 도시하는 도

도 17c는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 광원의 제어회로예를 도시하는 도

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 실내에 있을 때의 면내의 광량보정의 설명도

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 실외에 있을 때의 면내의 광량보정의 설명도

도 20은 외부광이 경사지게 진입하는 경우에 있어서의 설명도

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 외부광이 경사지게 진입하는 경우에 있어서 평면내의 광량보정의 설명도

도 22는 본 발명의 제 3실시예에 있어서 외측 상태에 따라서 노광제어경로의 플로우챠트를 도시하는 도 22a 및 도 22b로 이루어진 도.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

6: 센서부 41: 화소부

42, 43, 44, 60, 61, 69, 701 내지 703: 입력단자

46, 47: 신호선 49: 수직신호선

51: 수직신호선용량 52: 전송스위치

54: 출력증폭기 53: 출력신호선

55: 출력단자 56: 수평시프트레지스터

59: 수직시프트레지스터 62: 전자셔터시프트레지스터

66: 선택기 72: 재설정전압

73: 광다이오드 74 내지 77: 스위치

78: 기생용량 79: 접지

101, 104, 204: 촬상소자부 102: 인증부

103: 광원 105: 센서구동부

106: 증폭기클램핑부 107: AD변환기

108: LED 구동부 109: 통신부

110a, 110b: 화상데이터신호선 112a, 112b: 신호선

113: 데이터신호선 114: 제어신호선

116: 전처리부 117: 프레임메모리부

118: 특징추출부 119: 등록·조회부

120: 데이터베이스부 122a: 생체정보휘도검출부

121: 검지부 123a: 제어부

129a, 130a, 139: 신호선 135: 화상합성부

136: 프레임메모리부 201: 손가락

202, 1102, 1702: LED 203, 1103: 광학적부재

209: 가이드기구 701, 801: 입력단자

704, 705: 저항소자 706: 트랜지스터

707: 전원 708: 접지

803: 클럭단자 804: 카운터

805 내지 808: 레지스터 809 내지 811: 디코더

812 내지 814: 플립플롭 1101: 촬상소자

1301: 가변저항 1302: 조정단자

1501: 전송클럭

Claims

물체의 화상을 취득하는 촬상수단과;

상기 물체에 광을 조사하는 광조사수단으로 이루어진 화상취득장치로서,

상기 촬상수단은 상기 물체와 상기 촬상수단이 상대적으로 이동하는 경우 상기 물체의 복수의 부분화상을 출력하고,

상기 화상취득장치는, 상기 촬상수단의 상기 부분화상면내의 노광을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 1항에 있어서,

상기 화상취득장치는 복수의 상기 광조사수단을 가지며, 상기 광조사수단은 상기 촬상수단의 주주사방향에 평행으로 배치되고, 상기 제어수단은 복수의 광조사수단의 휘도제어에 의한 상기 촬상수단의 주주사방향의 광량분포를 제어하는 주주사방향제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어수단은, 상기 촬상수단의 부주사방향에 있어서 상기 촬상수단의 전하축적기간 또는 상기 광조사수단의 휘도중 적어도 한쪽을 제어하는 부주사방향제어수단을 부가하여 포함하며,

상기 부주사방향제어수단은, 상기 촬상수단의 전하축적기간 또는 상기 광조사수단의 휘도중 적어도 한쪽을 제어하여 상기 촬상수단의 부주사방향에 있어서 상기 광조사수단의 휘도차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 1항에 있어서,

상기 주주사방향제어수단은, 상기 촬상수단의 상기 주주사방향의 화상영역에 있어서 2/3 내지 4/5를 차지하는 중앙부분의 영역인 중앙영역을 제어하며, 상기 복수의 광조사수단의 휘도를 제어하여 상기 중앙영역의 광량분포에 있어서 광량차가 30% 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 1항에 있어서,

상기 주주사방향제어수단은 광조사수단의 배치에 따라서 상기 복수의 광조사수단을 그룹화하여, 상기 각각의 그룹에 따라서 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 1항에 있어서,

상기 물체가 손가락인 경우에, 상기 부주사방향은 손가락의 이동방향으로 되는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 3항에 있어서,

상기 부주사방향은 상기 촬상수단의 전하축적의 타이밍에 따라서 상기 광조사수단의 휘도를 변경하는 제어를 행하여 상기 촬상수단의 부주사방향의 휘도차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 3항에 있어서,

상기 부주사방향제어수단은, 주기적인 점멸의 온/오프에 있어서 점등기간의 비율을 변화시킴으로써 상기 광조사수단의 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 8항에 있어서,

상기 부주사방향제어수단이 상기 광조사수단을 주기적으로 점멸 온/오프하는 경우에, 상기 점멸 온/오프의 주기는 상기 촬상수단에서 부주사의 주기에 따른 주기인 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
물체를 촬상하는 촬상수단과;

상기 촬상수단의 주주사방향에 평행으로 배치되고 상기 물체에 광을 조사하는 복수의 광조사수단과;

상기 복수의 광조사수단의 휘도를 제어하는 제어수단과;

상기 촬상수단의 부주사방향에 있어서, 상기 촬상수단의 전하축적기간 또는 상기 광조사수단휘도 중 적어도 한쪽을 제어하는 부주사방향제어수단으로 이루어진 화상취득장치로서,

상기 제어수단은 상기 복수의 광조사수단의 휘도를 제어함으로써 상기 촬상수단의 상기 주주사방향의 광량분포를 제어하며,

상기 부주사방향제어수단은, 상기 촬상수단의 전하축적기간 또는 상기 광조사수단의 휘도중 적어도 한쪽을 제어하여 상기 촬상수단의 부주사방향에서 상기 광조사수단의 휘도차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
생체인증장치로서,

상기 청구항 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 화상취득장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체인증장치.
물체를 촬상하기 위해 촬상수단을 사용함으로써 광에 의해 물체의 화상을 취득하는 화상취득방법으로서,

상기 화상취득방법은, 상기 촬상수단과 상기 물체를 상대적으로 이동시킴으로써 상기 물체의 복수의 부분화상을 출력하고 상기 촬상수단의 상기 부분화상면내의 노광을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득방법.
제 12항에 있어서,

상기 촬상수단의 주주사방향에서 상기 광의 휘도차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상취득방법.
제 12항에 있어서,

상기 제어는 상기 촬상수단의 전하축적기간 또는 상기 광의 휘도중 적어도 한쪽을 변경하기 위해 부가하여 이루어져서 상기 촬상수단의 부주사방향에서 상기 광의 휘도차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상취득방법.
물체를 촬상하는 촬상수단과;

상기 물체를 광에 의해 조사하는 광조사수단과;

외부광의 상태를 추정하는 추정수단과;

상기 추정수단에 의해 추정된 외부광에 의해 상기 촬상수단에서 화상면의 노광을 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 15항에 있어서,

상기 물체와 상기 촬상수단이 상대적으로 이동하는 경우, 상기 추정수단에 의해 추정된 외부광상태에 의해 상기 촬상수단에서 상기 부분화상면내의 노광을 제어하고 상기 물체의 복수의 부분화상을 출력하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 15항에 있어서,

화상취득장치는 상기 복수의 광주사수단으로 이루어지며,

상기 광조사수단은 상기 촬상수단의 주주사방향에 평행으로 배치되며, 상기 제어수단은 상기 복수의 광조사수단의 휘도제어에 의해 상기 촬상수단의 주주사방향의 광량분포를 제어하는 주주사방향제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 15항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 광조사수단의 휘도를 제어하는 휘도제어수단과 상기 촬상수단의 전하축적기간을 제어하는 축적기간제어수단으로 이루어지며,

상기 제어수단은, 상기 추정수단에 의해 추정된 외부광 상태에 따라서 상기 휘도제어수단과 상기 축적기간제어수단의 양자를 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 17항에 있어서,

상기 주주사방향제어수단 상기 복수의 광조사수단을 그룹화하고, 외부광의 입사방향에 따라서 주주사방향중심에 대하여 양측으로 배치된 적어도 두개의 그룹을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
제 17항에 있어서,

상기 주주사방향제어수단은 상기 복수의 광조사수단을 구룹화하고, 주주사방향에 있어서 중앙부에 배치된 그룹과 외부광의 비율에 따라서 양단에 배치된 그룹중 적어도 두개의 그룹을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 화상취득장치.
생체인증장치로서,

청구항 제 15항에 기재된 화상취득장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체인증장치.
화상취득방법으로서,

물체의 촬상을 위하여 촬상수단을 이용함으로써 광을 물체에 조사하여 화상을 추출하는 단계와,

외부광상태에 따라서 상기 촬상수단에 있어서 화상면내의 노광을 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상취득방법.