KR20050051608A - 원통형 렌즈를 이용한 지문센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디등의 조명을 일정한 속도로 회전하는 원통형 렌즈에 비추게 되면 렌즈에 접촉되는 인체의 지문으로부터 얻어지는 산과 골이 조명에 반사되어 나온 모양을 라인센서를 통해 입력하게 되면 지문의 위치가 변하게 되며 이것을 시간별로 스캐닝하여 1차원의 정보를 2차원의 정보로 구현하여 지문의 모양을 구현하는 지문 입력장치에 관한 것으로서, 특히 인체의 손에 있는 지문이 접촉하게 되면 광원을 발생하는 엘이디 어레이와 면적정보를 얻기 위해 전자적으로 데이터를 읽는 라인센서와 좁은 면적에서도 효과적으로 집전하는 원통형 렌즈와 이를 일정하게 회전하도록 해주는 모터와 축받이 이들 전체를 감싸주는 겉 케이스가 구비되도록 구성되어 있다.

Description

원통형 렌즈를 이용한 지문센서{FINGER PRINTER OF LENS BY ROUND TYPE}

본 발명은 원통형 렌즈를 이용한 지문센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전하는 원통형 렌즈를 이용하여 지문의 일차원적인 정보를 지문을 읽기 위한 손가락과 원통형 렌즈를 접하면서 회전시킴으로 지문의 1차원 라인 정보를 2차원의 면적 정보로 바꾸어 주는 지문 센서이다.

종래에는 2차원 정보를 프리즘이나 투명판을 이용하여 지문을 올려 놓고 조명을 조사한 후 광학렌즈 군을 이용 MXN의 면적 화소를 가지는 면적 광센서에 조사시켜 이 광센서에 인지되는 정보를 이용하여 지문을 읽는 센서가 개발되어 사용되고 있는데 이 방식은 크기를 줄이기가 힘들어서 휴대용 기기나 모바일 기기에 사용이 어려운 문제가 있었다.

또한 필림판 위를 지문이 직선으로 움직이기 때문에 지문이 움직이는 동안 완전히 접하여 지문 정보를 주는데 어려운 단점이 있으며, 콘트라스트를 올리기 위해 광섬유 형태의 경사굴절을 봉형상렌즈를 추가 사용함에 따라 구조가 복잡하고 제작 시 조립이 어려우며 비용이 많이 발생된다.

크기를 줄이고 가격을 낮추기 위해 1개 라인 또는 몇개의 라인을 가지는 라인센서를 이용하여 플레인트 위에서 지문을 직선상으로 움직이게 하여 속도를 검출하고 일부분의 지문 정보를 전체 면적 정보로 얻는 방법을 채택했다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 지문을 회전하는 원통렌즈에 접하면서 같이 밀려나오기 때문에 지문의 움직이는 거리는 회전하는 렌즈의 원둘레가 지문 이동거리와 그대로 일대일로 대응하기 때문에 회전하는 원통렌즈를 회전시킨 속도 및 회전수의 정보를 이용하여 바로 라인센서를 시간에 따라 스캐닝하는 것을 이용하여 전체 지문의 면적정보를 알 수 있도록 한 지문센서 이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 지문센서는 광학적으로 투명하게 회전할 수 있는 원통렌지부(3), 지문에 광을 조사시켜 지문 정보를 얻게 하는 조명부(2), 지문에 반사된 빛의 정보를 읽어 내는 광센서 어레이의 광센서부(1), 원통렌즈를 회전시키기 위한 모터 구동부(4), 그리고 상기 부품들을 장착시킬 수 있는 케이스부(6),

모터와 원통렌즈를 취부 하기 위한 축받이(5) 등을 가진다.

광센서부(1)은 단일 선형 어레이 광센서 또는 광센싱 픽셀의 둘 혹은 그 이상 개수의 평형 열을 가진 선형 어레이로(전하 결합장치(CCD)나 금속산화물 반도체 이미지 센서. 광다이오드 어레이 픽셀어레이 및 적외선 등 다른 선형 어레이 센서 등의 기술을 사용할 수 있다.

조명부(2)는 발광 다이오드나 발광다이오드 어레이 혹은 전계발광스트립 또는 소형형광튜브와 같은 안정한 광원을 사용할 수 있다.

원통형 렌즈(3)은 광학적으로 투명한 원형 봉 형태의 가운데 중심라인이 비어있는 중공타이프의 원통형 렌즈. 파이프 형태의 원통형 봉을 사용할 수 있다.

모타 구동부(4)는 소형 모타와 회전축을 가지며 이 회전이 원통형렌즈(3) 중심라인으로 삽입되어 이를 회전시키거나 또는 축이 원통렌즈의 다른 아래 부분을 모터축에 붙이거나 기타 기계적인 결합장치를 이용하여 원통렌즈를 모타를 이용 회전시키는 것을 사용할 수 있다.

케이스부(6)은 조명부(2)와 광센서부(1)을 물리적으로 분리시켜서 산란광이나 기타 불필요한 광이 광센서부에 들어가지 않도록 원통렌즈가 회전할 수 있는 범위 내에서 벽 형태를 가지도록 하였다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하 도면 1 및 도면 2에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.

도 1에서 원통렌즈(3)은 구동모타(4)에 취부되어 있다.

사람의 지문을 원통렌즈(3)에 올려 놓으면 구동모타(4)를 적당한 속도로 회전시킨다.

회전속도는 초당 0.01 바퀴에서 100바퀴 사이에서 조정 가능 하도록 한다.

이 속도는 양호한 지문 입력 상태를 얻은 후에 고정시킬 수도 있다.

원통렌즈의 지름은 0.1mm에서 100mm 정도의 범위의 것을 사용한다.

원통렌즈가 회전함에 따라 지문은 회전방향과 같은 방향으로 밀려 나간다.

이때 지문이 원통렌즈를 감싸는 형태가 되어 자연스럽게 원통렌즈의 바깥표면을 접하면서 움직이는 형태를 가지게 되므로 원통이 회전함에 따라 지문 전체가 원통의 표면적에 일대일로 대응하는 모양이 된다.

즉 원통렌즈의 회전에 따른 지문의 이미지가 원통을 펼쳐 풀어놓으면 이에 대응하여 나타내질 수 있다.

이러한 이유로 지문의 형태와 모양이 전체 지문을 댄 것과 같은 형태를 가지기 때문에 기존에 손가락으로 지문 부위를 움직인 것과는 다르게 정확한 지문을 얻을 수 있게 되는 것이다.

지문이 원통렌즈에 접합 상태에서 조명부의 광원이 빛을 지문 쪽으로 조사되면 지문의 산과 골의 차이에 따라 지문의 형태가 반사되어 원통렌즈를 통하여 센서로 들어가게 된다.

광원의 방향과 위치는 원통렌즈의 형상과 중공타입이냐의 형태에 따라 위치 시킬 수 있는데 조명의 방향과 센서의 방향이 지문 쪽을 향하도록 하는 것도 가능하여 지문센서의 크기를 상당히 줄일 수 있으며 콘트라스를 올릴 수 있다.

처음 센서로 들어온 반사된 빛의 지문 정보는 회전하는 속도에 따라 센서의 스캐닝 시간을 조절하면 지문 전체 정보를 얻을 수 있게 된다.

또한 모터 회전수를 고정시키면 원통렌즈의 지름을 알기 때문에 스캐닝한 지문의 이동방향의 거리를 알 수 있게 되며 이것과 회전 속도를 이용하여 지문의 전체 면적 정보를 추출해 낼 수 있다.

또한 회전속도를 조정하면 어린아이와 같이 지문의 골과 골의 피치가 작아서 센싱 하기가 어려운 경우에도 회전을 천천히 하고 스캐닝 시간을 길게 하여 정확한 지문의 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.

원통형 렌즈는 광학적으로 투명한 유리나 프라스틱으로 제작된 것을 모두 사용할 수 있으며 모터 축에 원통렌즈의 중심축을 직접 취부하여 사용하거나 원통렌즈의 한부분을 고정하여 회전시키는 방법을 사용한다. 센서의 위치와 방향은 원통렌즈의 구경에 따라 위치 조정이 가능하며 각도도 수평이거나 수평에서 사각을 갖는 형태를 사용한다.

모타 구동부(4)는 모터의 축을 원통렌즈 특성에 따라 원통렌즈의 중심축에 놓을 수 있어 모터 축에 직접렌즈를 장착 가능한 구조가 가능하며 원통렌즈의 초점 주위에 센서를 놓음으로써 센싱 특성을 향상시킬 수 있다. 모터의 속도 회전수를 일정하게 하여 사용하거나 지문의 피치가 다른 경우에는 회전수를 줄여 센싱 특성을 개선시킬 수 있는 가변 속도형도 사용할 수 있다.

모터 구동부는 실제 모터를 구동하지않고 회전수를 측정하는 센싱부로 바꾸어 사용한 예를 도 2에 표시하였다.

원통렌즈를 지문으로 접촉시켜 회전시키면 지문의 접한 부분의 정보가 시간에 따라 입력되는데 원통렌즈의 지름을 알면 회전수에 따라 움직인 거리를 알 수 있으며 움직인 거리를 이용하여 전체 지문 면적을 알 수가 있다.

회전축에 인코더, 광인터럽터, 광리플렉터 등을 이용하여 각속도를 측정하여 속도 정보를 이용 지문의 전체 정보를 얻어 낼 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 회전하는 원통형 렌즈를 사용한 지문 인식장치에 의하면 일차원의 지문 정보를 정확하게 지문 전체의 면적 정보를 얻어낼 수 있으며 동시에 소형화하여 기존의 지문인식 센서뿐 아니라 소형화, 경량화 저 전략화가 요구되는 휴대용기기, 모바일기기 등의 생체 인식 보관장치 등에 사용함으로 효과적인 대처능력이 있는 특출한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 지문센서의 전체 사시도

도2은 본 발명의 속도 센서를 취부한 지문센서의 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1. 센서 5. 축받이

2. 엘이디 어레이 6. 케이스

3. 원통렌즈

4. 모타

Claims (5)

1. 지문을 접촉할 수 있는 원통형렌즈나 파이프 형태의 투명한 회전 물체를 가지고 있는 원통렌즈부와 지문에 조명을 줌으로서 반사된 빛을 처리하게 하는 조명부와 지문이 접촉될 때 상기 지문으로부터 반사되는 빛을 감지하는 광선형센서를 가지고 있는 광센서부와 원통렌즈의 회전을 하게하는 구동부와 이를 감싸고 취부하도록 한 케이스가 구비되어 회전하는 원통렌즈에서 반사된 지문을 광선형 센서를 이용하여 시간적으로 스캐닝하여 이차원의 지문면적 정보를 얻어내는 것을 특징으로 하는 지문 및 이메징 센싱장치.
2. 지문을 접촉할 수 있는 원통형렌즈나 파이프 형태의 투명한 회전 물체를 가지고 있는 원통렌즈부와 지문에 조명을 줌으로서 반사된 빛을 처리하게 하는 조명부와 지문이 접촉될 때 상기 지문으로부터 반사되는 빛을 감지하는 광선형센서를 가지고 있는 광센서부와 원통렌즈의 회전하는 것의 속도를 측정하는 속도측정부와 이를 감싸고 취부 하도록 한 케이스가 구비되어 회전하는 원통렌즈에서 반사된 지문을 광선형 센서를 이용하여 시간적으로 스캐닝하여 이차원의 지문면적 정보를 얻어내는 것을 특징으로 하는 지문 및 이메징 센싱장치.
3. 제 1항에 있어서 회전시키는 속도를 일정하게 제어하거나 회전속도를 변화시킬 수 있는 모터 구동장치에 서보모타, 스텝핑모타, 가변속도 모타를 사용한 장치.
4. 제 2항에 있어서 원통렌즈의 회전속도를 측정하는 장치에 있어서

   1. 원통 표면에 인쇄 혹은 무늬를 코딩하여 광인터럽터나 리플렉터를 이용하여 실시간 회전속도를 측정하는 장치를 사용한 것.

   2. 회전하는 원통부위를 돌출시켜서 이 부분이 회전 시 광센서나 근접센서를 이용하여 측정한 것.

   3. 인코더를 사용하여 측정한 것.
5. 1항과 2항에 대하여 광센서와 조명부를 같은 방향으로 설치하거나 사각을 두고 설치하며 이를 칸막이로 분리하여 산란광을 차단시킨 것.