KR20170017842A - 압력 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 센서에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따르면, 터치 또는 지문 인식 기능을 구비한 장치에 접촉한 지문이 인가된 압력에 따라 변화하는 정도를 이용하여 압력의 인가 여부 또는 인가된 압력의 크기를 검출하는 압력 센서가 제공된다.

Description

압력 센서{Pressure detecting device}

본 발명은 압력 센서에 관한 것이다.

터치나 지문을 인식할 수 있는 장치, 예를 들어, 터치 스크린 기능을 구비한 디스플레이나 지문 인식 장치에 인가되는 압력의 크기에 따라 사용자가 원하는 작업을 선택할 수 있는 유저 인터페이스가 등장하였다. 따라서 터치나 지문을 인식할 수 있는 장치에서 압력의 인가 여부를 검출할 수 있는 장치가 요구된다.

지문을 이용한 압력 센서를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 인가된 압력에 따라 변하는 물리량을 반영하는 지문 이미지를 생성하고, 상기 물리량을 기초로 상기 압력의 인가 여부를 검출하는 압력 센서가 제공된다. 여기서, 상기 물리량은 상기 지문 이미지의 휘도 또는 상기 지문 이미지의 면적 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시예로, 압력 센서는, 접촉한 지문의 골과 융선에 대응하는 화소 전류를 생성하는 화소 어레이, 상기 화소 전류를 읽어서 디지털 코드로 변환하는 리드아웃 회로 및 상기 디지털 코드를 이용하여 상기 지문 이미지를 생성하는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다.

여기서, 압력 센서는 등록 이미지 또는 상기 등록 이미지에 연관된 물리량을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 등록 이미지는 상기 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지일 수 있다. 한편, 상기 등록 이미지는 복수개일 수 있다.

여기서, 상기 이미지 시그널 프로세서는 상기 지문 이미지의 물리량과 상기 등록 이미지의 물리량의 차이를 산출하고, 산출된 차이가 문턱값 이상이면 상기 압력이 인가되었다고 판단하며, 상기 산출된 차이가 문턱값 미만이면 상기 압력이 인가되지 않았다고 판단할 수 있다.

여기서, 상기 등록 이미지는 상기 지문 이미지를 생성하기 이전에 생성될 수 있다. 이 때, 상기 이미지 시그널 프로세서는 상기 지문 이미지의 물리량과 상기 등록 이미지의 물리량의 차이를 산출하고, 산출된 차이가 문턱값 이상이면, 상기 차이를 초래한 영역을 상기 지문 이미지에서 검출하며, 검출된 영역의 위치를 나타내는 방향 데이터를 생성할 수 있다.

다른 실시예로, 압력 센서는, 인가된 압력에 따라 변하는 물리량이 반영된 화소 전류를 생성하는 화소 어레이, 상기 화소 전류를 읽어서 디지털 코드로 변환하는 리드아웃 회로 및 상기 디지털 코드를 이용하여 지문 이미지를 생성하며, 상기 물리량을 기초로 상기 압력의 인가 여부를 검출하는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다.

여기서, 압력 센서는 등록 이미지 또는 상기 등록 이미지에 연관된 물리량을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 물리량은 상기 지문 이미지의 휘도 또는 면적일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 센서는 인가된 압력을 지문을 이용하여 검출할 수 있어서, 터치나 지문을 인식할 수 있는 장치가 압력만을 검출하기 위한 센서를 추가로 구비하지 않아도 된다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1은 지문 이미지를 이용한 압력 검출 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 압력이 가해질 때 융선과 골의 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 압력 센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 이미지 시그널 프로세서에 의한 압력 검출 방식을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다른 압력 검출 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 3의 이미지 시그널 프로세서에 의한 방향 데이터 생성 방식을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6의 방향 데이터 생성 방식을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 지문 이미지를 이용한 압력 검출 방식을 개략적으로 설명하기 위한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 손가락을 압력 센서에 접촉한 상태에서 압력을 가할 때 손가락 접촉 면적의 변화 및 그에 따른 지문 이미지의 변화를 알 수 있다. (a)는 손가락의 측면을 나타내고, (b)는 손가락의 정면을 나타내며, (c)는 생성된 지문 이미지를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 지문 이미지를 생성하기 위한 빛은 압력 센서 표면의 아래쪽에서부터 손가락을 향해 위쪽으로 제공되거나(예를 들어, 압력 센서에 구비된 광원을 이용하는 경우), 손가락의 위쪽에서부터 손가락을 향해 아래쪽으로 제공될 수 있다(예를 들어, 주변 광을 이용하는 경우).

손가락이 압력 센서에 접촉하기 시작할 때, 손가락 접촉 면적의 길이와 폭은 각각 L1 및 W1이며, 손가락의 두께는 T1이다. 이 때 생성되는 지문 이미지는, 손가락이 압력 센서에 충분히 접촉되었을 때 생성되는 지문 이미지보다 작은 면적을 가질 수 있으며, 충분히 접촉될 때까지 면적이 증가할 수 있다.

손가락이 압력 센서에 충분히 접촉하면, 손가락 접촉 면적의 길이와 폭은 각각 L2 및 W2이며, 손가락의 두께는 T2가 된다. 손가락이 접촉하기 시작할 때의 L1 및 W1과 비교하면, L2 및 W2는 증가할 수 있다. 한편, 손가락의 두께 T2는 손가락의 두께는 T1보다 감소할 수 있다. 여기서, 손가락이 충분히 접촉한 상태는, 지문 인식에 필요한 최소 면적의 지문 영역이 압력 센서의 표면에 접촉하였지만 압력을 인가하지 않은 상태이다.

손가락이 충분히 접촉한 상태에서 압력이 인가되면, 손가락 접촉 면적의 길이와 폭은 각각 L3 및 W3이며, 손가락의 두께는 T3이 된다. 손가락이 충분히 접촉한 상태의 L2 및 W2와 비교하면, L3 및 W3은 증가할 수 있다. 한편, 손가락의 두께 T3은 T1 및 T2보다 감소한다. 한편, L3 및 W3가 L2 및 W2에 비해 증가하였으므로, 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지는 손가락이 압력 센서에 충분히 접촉에서 생성된 지문 이미지보다 큰 면적을 가질 수 있다.

따라서, 압력의 인가 여부를 판단하는데 이용될 수 있는 물리량 중 하나는 지문 이미지의 면적일 수 있다.

한편, 압력의 인가 여부를 판단하는데 이용될 수 있는 물리량 중 다른 하나는 생성된 지문 이미지의 휘도(또는 밝기)이다. 지문 이미지의 휘도는 하나 이상의 원인에 의해 변화할 수 있으며, 도 1에서는 손가락의 두께 T에 의해 압력이 인가되지 않았을 때와 압력이 인가되었을 때 변화할 수 있다. 광학 방식으로 지문 이미지를 생성하는 압력 센서의 표면에 접촉한 융선은 표면에서 압력 센서 방향으로 빛을 조사하는 광원으로 동작한다. 즉, 외부 광원으로부터 손가락을 향해 입사된 빛은 융선을 통해 압력 센서를 향해 조사된다. 압력이 인가되어 손가락의 두께 T가 작아지면, 손가락 내부에서 빛이 투과 또는 반사되는 경로가 감소되며, 이로 인해 손실되는 빛 역시 감소된다. 따라서 손가락의 두께 T가 작아질수록 압력 센서를 향해 조사되는 빛의 양이 증가한다. 참고로, 첨부된 도면에 예시된 지문 이미지에서 지문의 융선이 검게 표시되어 있으나, 이는 설명을 위해서 융선과 골을 구분한 것으로서, 지문의 융선이 실제 지문 이미지에서도 어둡게 표현되는 것은 아니다.

도 2는 압력이 가해질 때 융선과 골의 변화를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2를 참조하면, 압력의 인가 여부를 판단하는데 이용될 수 있는 물리량 중 또 다른 하나는 지문 이미지의 융선간 거리 또는 융선의 면적이다.

손가락을 압력 센서의 표면(200)에 접촉한 후 압력을 가하면, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100a, 100b, 100c)에 변화가 발생한다. 손가락이 압력 센서의 표면(200)에 접촉하기 시작할 때, 지문의 융선간 거리 혹은 지문의 골의 폭(이하에서는 지문의 융선간 거리로 총칭함) d1은 최대이다. 손가락이 압력 센서의 표면(200)에 충분히 접촉하면, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100b)의 면적이 증가한다. 이로 인해 지문의 융선간 거리 d2는 d1 이하로 감소한다. 손가락이 충분히 접촉한 상태에서 압력이 인가되면, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100c)의 면적도 최대가 된다. 이로 인해 지문의 융선간 거리 d3는 d2 이하로 감소한다. 즉, 지문의 융선간 거리 변화를 이용하여 압력 센서의 표면(200)에 인가된 압력을 산출할 수 있다.

유사한 방식으로, 지문의 융선과 센서의 표면이 접하는 부분(100a, 100b, 100c)의 폭 또는 면적 변화(이하에서는 융선의 면적 변화라 총칭함)를 이용하여 센서의 표면(200)에 인가된 압력을 산출할 수도 있다. 손가락이 압력 센서의 표면(200)에 접촉하기 시작할 때, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100a)의 폭 d4는 최소이다. 손가락이 압력 센서의 표면(200)에 충분히 접촉하면, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100b)의 면적이 증가한다. 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100b)의 폭 d5는 d4 이상으로 증가한다. 손가락이 충분히 접촉한 상태에서 압력이 인가되면, 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100c)의 면적도 최대가 된다. 이로 인해 지문의 융선과 압력 센서의 표면(200)이 접하는 부분(100c)의 폭 d6은 최대가 된다. 즉, 융선의 면적 변화를 이용하여 압력 센서의 표면(200)에 인가된 압력을 산출할 수 있다.

한편, 압력의 인가 여부를 판단하는데 이용될 수 있는 물리량 중 다른 하나는 생성된 지문 이미지의 휘도이며, 지문 이미지의 휘도는 압력 센서의 표면(200)에 접한 융선의 폭에 의해 압력이 인가되지 않았을 때와 압력이 인가되었을 때 변화할 수 있다. 광학 방식으로 지문 이미지를 생성하는 압력 센서의 표면에 접촉한 융선은 표면에서 압력 센서 방향으로 빛을 조사하는 광원으로 동작한다. 즉, 외부 광원으로부터 손가락을 향해 입사된 빛은 융선을 통해 압력 센서를 향해 조사된다. 압력이 인가되어 융선의 폭이 증가하면, 빛을 입사하는 면적이 증가하므로, 압력 센서를 향해 조사되는 빛의 양이 따라서 증가한다.

도 3은 압력 센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 압력 센서(300)는 화소 어레이(310), 열 디코더(320), 리드아웃 회로(330), 이미지 시그널 프로세서(340) 및 메모리(350)를 포함한다.

화소 어레이(310)는 복수의 단위 화소로 구성된다. 단위 화소는 상부에 위치한 지문의 융선 또는 골에 의해 입사된 빛을 화소 전류로 변환한다. 여기서, 단위 화소는, 압력의 인가 여부에 따라 달라지는 물리량이 반영된 화소 전류를 생성한다.

열 디코더(320)는 화소 어레이(310)를 열 단위로 구동한다. 열 디코더(320)에 의해 선택된 열에 배치된 단위 화소들은 데이터 라인을 통해서 화소 전류를 출력한다.

리드아웃 회로(330)는 열 디코더(320)에 의해 선택된 열에 배치된 단위 화소들로부터 데이터 라인을 통해서 화소 전류를 수신한다. 리드아웃 회로(330)는 다양하게 구현 가능하며, 일반적으로 비교기, CDS(Correlated double sampling), ADC(Analog digital converter) 등을 포함한다. 리드아웃 회로(330)는 화소 전류에 상응하는 디지털 코드를 출력할 수 있다.

이미지 시그널 프로세서(340)는 리드아웃 회로(330)가 출력한 디지털 코드를 이용하여 지문 이미지를 생성한다. 이미지 시그널 프로세서(340)에 의해 생성된 지문 이미지는, 압력의 인가 여부에 따라 변하는 물리량이 반영되어 있다. 도 1 및 2에서 예시적으로 설명한 물리량의 변화, 예를 들어, 지문 이미지의 면적 변화 또는 지문 이미지의 휘도 변화는 지문 이미지 수준에서 검출될 수 있다. 이를 위해, 이미지 시그널 프로세서(340)는 시간차를 두고 지문 이미지를 생성하며, 생성된 지문 이미지는 메모리(350)에 저장된다. 새로운 지문 이미지가 생성되면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 저장된 하나 이상의 지문 이미지와 새로 생성된 지문 이미지를 비교하여 물리량의 변화를 검출할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(340)에 의한 물리량의 변화 검출 방식은 이하에서 도 4 내지 8을 참조하여 상세히 설명한다.

한편, 이미지 시그널 프로세서(340)는 지문 이미지만 생성하며, 압력의 인가 여부는 압력 센서(300)가 장착된 전자장치, 예를 들어, 휴대폰의 AP(Application processor)에 의해 판단될 수도 있다. 또한, 이미지 시그널 프로세서(340)는 압력 센서(300)로부터 분리되어 압력 센서(300)의 외부에 위치할 수도 있다.

도 4는 도 3의 이미지 시그널 프로세서에 의한 압력 검출 방식을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 400에서, 압력 센서는 표면에 접촉한 손가락의 지문을 스캔한다. 압력 센서의 종류에 따라 스캔 방식이 달라질 수 있다. 손가락을 통해 인가된 압력을 검출하기 위하여, 압력 센서는 시간차를 두고 2회 이상 지문을 스캔할 수 있다. 열 디코더(320)의 제어에 의해 단위 화소들이 화소 전류를 생성하며, 리드아웃 회로(330)는 생성된 화소 전류를 디지털 코드로 변환한다.

지문 이미지 및/또는 이에 연관된 물리량은 미리 저장될 수 있다. 지문 이미지를 저장하기 위한 절차가 실행되면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 생성된 지문 이미지를 메모리(350)에 저장한다. 이하에서는 미리 저장된 지문 이미지를 등록 이미지라 하고, 등록 이미지를 제외한 나머지를 스캔 이미지라 한다. 등록 이미지는, 압력이 인가되지 않은 상태에서 생성된 지문 이미지 및 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지 중 어느 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상이한 압력을 인가하여 복수의 등록 이미지가 생성될 수 있다.

한편, 지문 이미지 및/또는 이에 연관된 물리량은 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 야외와 같이 주변광이 많은 장소에서 생성된 지문 이미지는 실내에서 생성된 지문 이미지와는 다른 물리량을 가질 수 있다. 따라서 이러한 환경에 의한 영향을 최소화하기 위해서, 등록 이미지 및/또는 이에 연관된 물리량을 보정하거나, 물리량 변화율 또는 물리량 차이를 산출하여 저장할 수 있다. 등록 이미지 및/또는 이에 연관된 물리량은, 예를 들어, 기준 휘도를 참조하여 보정될 수 있다. 물리량 변화율은, 예를 들어, 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지의 휘도가 압력이 인가되지 않은 상태에서 생성된 지문 이미지의 휘도보다 몇 % 증가하였는지에 관한 정보이다. 상대적 차이는, 예를 들어, 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지의 면적과 압력이 인가되지 않은 상태에서 생성된 지문 이미지의 면적간 차이에 관한 정보이다.

단계 410에서, 이미지 시그널 프로세서(340)는 디지털 코드를 이용하여 스캔 이미지를 생성한다. 지문 스캔의 횟수에 따라 생성되는 스캔 이미지의 수가 결정된다.

단계 420에서, 이미지 시그널 프로세서(340)는 적어도 둘 이상의 스캔 이미지를 비교하여 물리량에 변화가 있는지 여부를 검출한다. 시간차를 두고 생성된 복수의 스캔 이미지의 휘도 또는 면적이 증가하면 압력이 인가되고 있는 상태이고, 반대로 감소하면 인가된 압력이 제거되고 있는 상태이다. 한편, 시간차를 두고 생성된 복수의 스캔 이미지의 휘도 또는 면적이 변하지 않으면, 압력이 인가되지 않은 상태이다.

단계 430에서, 물리량의 변화가 검출되면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 압력이 인가되었는지를 판단한다. 압력 인가 여부는 다양한 방식으로 판단될 수 있다. 일 실시예로, 이미지 시그널 프로세서(340)는 두 스캔 이미지의 물리량의 차이가 문턱값 이상이면 압력이 인가되었다고 판단할 수 있다. 다른 실시예로, 이미지 시그널 프로세서(340)는 스캔 이미지를 복수의 저장된 등록 이미지와 비교하여 일치도가 가장 높은 등록 이미지를 선택하는 방식으로 압력 인가 여부를 판단할 수 있다. 등록 이미지를 이용하면, 지문 스캔 횟수를 줄일 수도 있다. 유사하게, 압력이 가해지지 않은 상태에서 획득된 지문 이미지와 압력이 가해진 상태에서 획득된 지문 이미지를 각각 등록한 후, 등록 이미지 중 스캔 이미지와 일치도가 높은 등록 이미지를 결정하여 압력의 인가 여부를 판단할 수도 있다. 압력을 순차적으로 증가 또는 감소시키면서 복수의 등록 이미지를 생성하여 저장한 경우, 이미지 시그널 프로세서(340)는 압력의 인가 여부뿐 아니라 압력을 구분하여 식별할 수 있다.

도 5는 다른 압력 검출 방식을 설명하기 위한 예시도이다.

도 5를 참조하면, 물리량의 변화는 화소 전류 수준에서도 검출될 수 있다. 단순히 지문 검출을 위해 손가락을 압력 센서(300)의 표면에 고정시킨 경우에, 스캔 이미지의 면적은 시간에 따라 변화하지 않는다. 그러나, 손가락을 통해 압력 센서에 압력을 가하는 경우, 스캔 이미지의 면적은 시간에 따라 변화할 수 있다. 압력 센서(300)의 표면에 손가락이 위치하면, 열 디코더(320)에 의해 선택된 열에 배치된 단위 화소들은 화소 전류를 출력한다. 시간차를 두고 스캔하여 출력된 화소 전류의 크기를 산출하고, 크기의 차이가 문턱값 이상이면 압력이 인가되었음을 나타낼 수 있다.

이를 위해서, 화소 어레이(310)의 적어도 일부 영역은 화소 전류 검출 영역(500)으로 정의될 수 있다. 도 5의 우측은 16x16 단위 화소로 구성된 화소 전류 검출 영역(500)이 예시되어 있고, 압력이 인가되기 전과 압력이 인가된 후의 화소 전류와 밝기는 각각 우측 상단과 하단에 예시되어 있다. 압력이 인가되기 전과 후를 비교하면, 지문의 융선을 검출한 단위 화소의 수가 증가할 수 있다. 압력 센서(300)의 표면에 접촉한 융선은 빛을 조사하는 광원의 역할을 하므로, 밝기가 증가하며, 그에 따라 화소 전류 검출 영역(500)에서 출력되는 화소 전류의 양도 증가할 수 있다. 한편, 융선의 폭이 증가하는 정도가 미미하더라도, 압력을 가하면 손가락의 두께가 감소하고 그에 따라 더 많은 빛이 압력 센서(300)로 조사된다. 따라서 이 경우에도 화소 전류가 증가할 수 있다.

화소 전류 검출 영역(500)에서 출력된 화소 전류는 리드아웃 회로(330)에 의해 크기가 비교될 수 있다. 이를 위해, 리드아웃 회로(330)는, 데이터 라인을 통해 출력된 화소 전류를 미러링하는 복수의 전류 미러, 미러링된 전류를 합하여 화소 전류 검출 영역(500)에서 출력된 전체 전류량을 산출하는 합산 회로, 일정 시간 전에 산출된 전류량과 현재 산출된 전류량을 비교하여 두 전류량 차이가 문턱값 이상이면 압력 인가 신호를 출력하는 비교회로를 더 포함할 수 있다.

도 6은 도 3의 이미지 시그널 프로세서에 의한 방향 데이터 생성 방식을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도이고, 도 7은 도 6의 방향 데이터 생성 방식을 설명하기 위한 예시도이다.

도 6을 참조하면, 단계 600에서, 압력 센서(300)는 표면에 접촉한 손가락의 지문을 스캔한다.

단계 610에서, 압력 센서(300)의 이미지 시그널 프로세서(340)는 제n 스캔 이미지를 생성한다. 생성된 제n 스캔 이미지는 메모리(350)에 저장된다.

단계 620에서, 일정 시간이 경과하면, 압력 센서(300)는 표면에 접촉한 손가락의 지문을 스캔하여 제n+1 스캔 이미지를 생성한다.

단계 630에서, 이미지 시그널 프로세서(340)는 제n+1 스캔 이미지를 저장된 제n 스캔 이미지와 비교하여 물리량의 변화가 발생하였는지 판단한다. 물리량의 변화가 없거나 물리량의 변화가 문턱값 미만이면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 단계 640으로 진행하여 제n+1 스캔 이미지를 메모리(350)에 저장한다. 물리량의 변화가 문턱값 이상이면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 단계 650으로 진행한다.

단계 650에서, 이미지 시그널 프로세서(340)는 제n+1 스캔 이미지의 물리량 변화를 초래한 영역을 검출한다. 도 7을 참조하면, (a) 내지 (d)는 압력이 인가되기 전과 후 및 그에 따른 스캔 이미지의 변화를 나타내고 있다. 화살표는 압력이 인가되는 위치를 나타내며, 각 위치에 압력이 인가되면 손가락과 압력 센서(300)간 접촉 형태가 변경된다. 즉, 도 7의 (a)는 손가락을 앞쪽으로 밀거나 눌러서 압력을 인가한 경우이고, (b)는 손가락을 뒤쪽으로 당기거나 눌러서 압력을 인가한 경우이고, (c)는 손가락을 왼쪽으로 밀거나 눌러서 압력을 인가한 경우이며, (d)는 손가락을 오른쪽으로 밀거나 눌러서 압력을 인가한 경우이다. 각각의 경우에 있어서, 압력이 인가되지 전 스캔 이미지, 즉, 제n 스캔 이미지와 압력이 인가된 후 스캔 이미지, 즉, 제n+1 스캔 이미지의 물리량이 변화한다.

도 7의 (a)에서, 제n+1 스캔 이미지는 제n 스캔 이미지에 비해 앞쪽 방향으로 확장되며, 확장된 영역(700)으로 인해 제n+1 스캔 이미지의 면적이 증가하거나, 제n+1 스캔 이미지의 형태나 위치가 변할 수 있다. 한편, 확장된 영역(700)의 휘도가 나머지 영역의 휘도보다 증가할 수도 있다. 이와 같은 현상은 (b) 내지 (d) 경우에도 동일하게 적용되어 확장된 영역(710, 720, 730)으로 인해 제n+1 스캔 이미지의 면적이 증가하거나, 제n+1 스캔 이미지의 형태나 위치가 변할 수 있다. 또한, 확장된 영역(710, 720, 730)의 휘도가 나머지 영역의 휘도보다 증가할 수도 있다.

다시 도 6을 참조하면, 이미지 시그널 프로세서(340)는 제n 스캔 이미지와 제n+1 스캔 이미지를 비교하여 확장된 영역(700, 710, 720, 730)을 제n+1 스캔 이미지에서 검출 및/또는 나머지 영역보다 휘도가 큰 영역을 제n+1 스캔 이미지에서 검출한다. 여기서, 확장된 영역(700, 710, 720, 730)과 휘도가 큰 영역은 적어도 부분적으로 일치할 수 있다.

단계 660에서, 이미지 시그널 프로세서(340)는 변화 발생 영역의 위치를 나타내는 방향 데이터를 생성한다. 예를 들어, 제n+1 스캔 이미지상의 한 점(예를 들어, 중심점)을 기준으로 설정하면, 변화 발생 영역의 중심점 또는 둘레는 좌표 형태로 표현하거나, 벡터로 표현될 수 있다. 이외에도 다양한 방식으로 변환 발생 영역의 위치를 특정할 수 있다. 변화 발생 영역의 위치를 이용하여, 손가락의 어느 부분에 압력이 인가되었는지를 나타내는 방향 데이터가 생성될 수 있다.

방향 데이터는 지문 센서를 터치패드 또는 트랙 포인트(track point)로 활용할 수 있게 한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

1. 인가된 압력에 따라 변하는 물리량을 반영하는 지문 이미지를 생성하고, 상기 물리량을 기초로 상기 압력의 인가 여부를 검출하는 압력 센서.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 물리량은 상기 지문 이미지의 휘도인 압력 센서.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 물리량은 상기 지문 이미지의 면적인 압력 센서.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 압력 센서는,
   접촉한 지문의 골과 융선에 대응하는 화소 전류를 생성하는 화소 어레이;
   상기 화소 전류를 읽어서 디지털 코드로 변환하는 리드아웃 회로; 및
   상기 디지털 코드를 이용하여 상기 지문 이미지를 생성하는 이미지 시그널 프로세서를 포함하는 압력 센서.
5. 청구항 4에 있어서, 등록 이미지 또는 상기 등록 이미지에 연관된 물리량을 저장하는 메모리를 더 포함하는 압력 센서.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 등록 이미지는 상기 압력이 인가된 상태에서 생성된 지문 이미지인 압력 센서.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 등록 이미지는 복수인 압력 센서.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 이미지 시그널 프로세서는
   상기 지문 이미지의 물리량과 상기 등록 이미지의 물리량의 차이를 산출하고,
   산출된 차이가 문턱값 이상이면 상기 압력이 인가되었다고 판단하며,
   상기 산출된 차이가 문턱값 미만이면 상기 압력이 인가되지 않았다고 판단하는 압력 센서.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 등록 이미지는 상기 지문 이미지를 생성하기 이전에 생성된 지문 이미지인 압력 센서.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 이미지 시그널 프로세서는
    상기 지문 이미지의 물리량과 상기 등록 이미지의 물리량의 차이를 산출하고,
    산출된 차이가 문턱값 이상이면, 상기 차이를 초래한 영역을 상기 지문 이미지에서 검출하며,
    검출된 영역의 위치를 나타내는 방향 데이터를 생성하는 압력 센서.
11. 인가된 압력에 따라 변하는 물리량이 반영된 화소 전류를 생성하는 화소 어레이;
    상기 화소 전류를 읽어서 디지털 코드로 변환하는 리드아웃 회로; 및
    상기 디지털 코드를 이용하여 지문 이미지를 생성하며, 상기 물리량을 기초로 상기 압력의 인가 여부를 검출하는 이미지 시그널 프로세서를 포함하는 압력 센서.
12. 청구항 11에 있어서, 등록 이미지 또는 상기 등록 이미지에 연관된 물리량을 저장하는 메모리를 더 포함하는 압력 센서.
13. 청구항 11에 있어서, 상기 물리량은 상기 지문 이미지의 휘도 또는 면적인 압력 센서.

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