KR20170065176A - 압력 감지 방법 및 전자 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력을 감지는 방법 및 그 전자 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자가 가하는 압력의 세기를 감지할 수 있는 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.

Description

압력 감지 방법 및 전자 장치{METHOD AND ELECTRONIC DEVICE BEING CAPABLE OF SENSING PRESSURE}

본 발명은 압력 감지 방법 및 전자 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자가 가하는 압력의 세기를 감지할 수 있는 방법 및 전자 장치에 관한 것이다.

지문의 무늬는 사람마다 다르기 때문에, 개인 식별 분야에 많이 이용되고 있다. 특히, 지문은 개인 인증 수단으로서 금융, 범죄수사, 보안 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.

이러한 지문을 인식하여 개인을 식별하기 위해 지문 센서가 개발되었다. 지문 센서는 사람의 손가락을 접촉하고 손가락 지문을 인식하는 장치로서, 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있는 수단으로 활용되고 있다.

지문 인식 센서를 구현하는 방식으로는 광학방식, 열 감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 지문 인식 센서는 사람의 손가락 표면이 도전성 감지 패턴에 접촉될 때 지문의 골과 마루 형상에 따른 정전용량의 변화를 검출함으로써 지문의 모양(지문 패턴)을 획득한다.

최근에는 휴대용 장치를 통해, 전화, 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐 아니라, 금융, 보안 등 개인정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있으며, 휴대용 장치의 잠금 장치에 대한 필요성이 더욱 중요하게 부각되고 있다. 이러한 휴대용 장치의 잠금 효과를 향상시키기 위하여, 지문 인식을 통한 잠금 장치가 장착된 단말기를 본격적으로 개발하고 있다.

도 1은 휴대용 장치, 예를 들면, 스마트폰에 지문 센서가 장착된 일례를 도시한다.

먼저, 도 1의 (a)를 참조하면, 스마트폰(10)은 터치스크린 방식으로 입력부의 기능을 동시에 하는 표시부(11)를 가지며, 지문 센서(12)는 그 하부 영역에 장착된다. 지문 센서(12)는 스마트폰(10) 본체 하단에 형성되며 표시부(11)의 화면을 홈(home)으로 이동시키는 홈키와 함께 구현되어 있다.

다음으로 도 1의 (b)에 도시되는 스마트폰(20) 역시 표시부(21)의 하부 영역에 지문 센서(22)가 홈 키와 함께 장착되어 있다.

지문 센서(12, 22)가 장착됨에 따라 스마트폰(10, 20)에는 표시부(11, 21) 외의 영역, 즉, 비표시 영역이 필요할 수밖에 없다. 이러한 비표시 영역에 지문 센서(12, 22)가 장착되는데, 도 1의 (a)에 도시된 지문 센서(12)가 차지하는 면적이 도 1의 (b)에 도시된 지문 센서(22)가 차지하는 면적보다 더 크기 때문에 도 1의 (a)에 도시된 스마트폰(10)의 비표시 영역 높이(h1)가 도 1의 (b)에 도시되는 스마트폰(20)의 비표시 영역 높이(h2)보다 상대적으로 더 커지게 된다.

지문 검출 방식은 크게 터치 방식(또는 에어리어(area) 방식)과 스와이프(swipe) 방식으로 나뉘는데, 통상적으로 도 1의 (a)에 도시되는 바와 같은 지문 센서(12)에는 터치 방식이 적용되고, 도 1의 (b)에 도시되는 바와 같은 지문 센서(22)에는 스와이프 방식이 적용된다.

터치 방식은 지문 센서(12)에 일정 시간 동안 손가락을 올려 놓으면 해당 지문 센싱 면적에서 지문 이미지를 취득하는 방식이다. 한편, 스와이프 방식은 지문 센서(22)에 손가락을 슬라이딩 방식으로 움직이면, 지문 센서(22)가 그 위에서 움직이는 손가락의 지문을 센싱하여 단편적인 지문 영상들을 읽어 들인 후 이들을 하나의 영상으로 정합하여 온전한 지문 이미지를 취득하는 방식이다.

스와이프 방식은 지문 검출 시 손가락이 문질러지는 방향과 속도 등을 계산하여 지문 검출에 고려하여야 하는 제약이 따르나, 도 1의 (b)에 도시되는 바와 같이 지문 센서(22)가 차지하는 면적이 좁다는 장점이 있다.

한편, 터치 방식은 제한된 면적에서 충분한 지문 이미지를 획득해야 하므로 도 1의 (a)에 도시되는 바와 같이 일정 크기 이상의 지문 센싱 면적을 확보하여야 한다. 또한, 한 번의 터치만으로 충분한 지문 이미지를 획득할 수 없으므로 최소한 10번 이상의 터치를 통한 지문 센싱을 통해 지문 이미지를 획득하여야 한다.

일반적으로 앞에서 설명한 지문 이미지를 획득하기 위하여 지문 센서를 포함하는 전자 장치의 경우, 사용자의 압력을 감지하기 위해서는 별도로 압력을 감지하기 위한 외부 장치가 필요하다.

이 때, 일반적으로 사용하는 외부 장치는 압력 감지 센서로서, 압력 감지 센서는 외부의 가해지는 압력에 따라 전기 신호를 발생시키는 장치를 의미한다.

압력 감지 센서는 최근 각광받는 터치스크린 기술과 유사하게 정전용량 방식과 저항막 방식으로 크게 구분할 수 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 그 내구성이 우수하고, 외부에서 가해지는 압력의 크기를 단순한 0, 1의 이진 데이터가 아닌, 압력의 강도가 반영된 수치 형태로 감지할 수 있는 점에서 저항막 방식에 비해 최근 그 적용범위를 넓혀가고 있다.

이러한 압력 감지 센서는 전자 장치의 디스플레이 패널이 형성된 전면부에 형성되어 외부로부터 가해지는 압력에 따라 전기 신호를 발생시키거나, 돔 스위치를 이용하여 돔 스위치에 직접적으로 가해지는 압력에 따라 전기 신호를 발생시킬 수 있다.

그러나 지문 센서를 포함하는 전자 장치에 압력을 감지하기 위한 별도의 압력 감지 센서를 추가하는 경우, 압력 감지 센서에 대한 추가비용이 발생하는 문제가 발생하며, 별도의 압력 감지 센서를 추가 장착함에 따라 공간적 제약이 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 압력 센서 등의 하드웨어 없이 지문 센서로부터 획득된 지문 이미지를 이용하여 지문의 압력을 감지하는 방법 및 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센싱 영역을 포함하는 지문 검출 장치의 지문 압력 감지 방법은 상기 지문 센싱 영역에서 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 복수의 지문 이미지들을 획득하는 단계; 상기 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득하는 단계; 및 상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 농담값을 획득하는 단계는 상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각 픽셀값들의 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 이용하여 농담값을 획득하는 것을 특징으로 하고, 상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인 경우, 새로운 이벤트틀 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 지문 이미지를 이용하여 지문의 압력의 강도를 검출할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 압력을 감지할 수 있는 하드웨어 장치를 추가할 필요가 없어 제작 공정상 공간적 제약에서 자유로울 수 있다.

본 발명에 따르면, 지문센서가 내장된 전자 장치에서 별도의 하드웨어 장치의 변경이 없이도 지문 압력 감지가 가능하게 되어 지문 압력 감지를 위한 하드웨어 추가 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 휴대용 장치, 예를 들면, 스마트폰에 지문 센서가 장착된 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 지문 이미지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간의 변화에 따라 지문 이미지로부터 획득되는 농담값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 압력 감지가 가능한 전자 장치를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 지문 이미지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이, 터치 방식의 지문 검출 방식은 지문 센서 위에 손가락을 올려 놓으면 지문 센서가 해당 영역의 지문 이미지를 획득할 수 있다.

한편, 스와이프 방식에 있어서는 도 2에 도시되는 바와 같은 원리로 지문 이미지를 획득할 수 있다.

구체적으로, 사용자가 도 2에 도시되는 바와 같이 전자 장치(100)의 하단 영역에 구비되는 지문 센서(110) 위에 손가락을 대고 슬라이딩 방식으로 이동하면 연속적으로 부분적인 단편 영상(P1~P4)이 획득될 수 있다.

즉, 사용자의 지문 영상이 단편적이지만 서로 연속되는 형태로 순차적으로 획득된다. 지문 센서(110)에서 읽어 들인 단편 지문 영상(P1~P4)들이 하나의 지문 영상으로 정합되어 온전한 지문 이미지로 획득될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간의 변화에 따라 지문 이미지로부터 획득되는 농담값의 변화를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 압력을 감지하기 위한 전자 장치는 미리 저장된 시간 동안 시간의 변화에 대응하여 1프레임에 하나의 지문 이미지를 획득하고, 획득된 지문 이미지별 픽셀의 농담값(intensity)을 이용한다. 구체적으로, 시간 변화에 따라 획득된 지문 이미지 각각의 픽셀 농담값(pixel intensity)의 분포를 검출하고, 검출된 각각의 픽셀 농담값의 합계, 평균 및 표준편차의 차이를 비교하여 지문 센서에 가해진 압력의 강도를 검출할 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면 미리 설정된 시간 동안 제1 프레임(a)에 저장된 지문 이미지의 농담값과 제2 프레임(b)에 저장된 지문 이미지의 농담값 및 제3 프레임(c)에 저장된 지문 이미지의 농담값에 대하여 각각 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 계산할 수 있다.

이 후, 복수의 이미지들에 대하여 계산된 각각의 농담값을 시간의 변화에 상응하여 비교하고, 비교 결과에 따라 지문 이미지를 제공한 손가락의 압력 강도를 검출할 수 있다.

예를 들어, 제1 프레임(a)에 저장된 지문 이미지는 지문 센서에 사용자의 손가락이 최초로 닿았을 때의 이미지로 가정하고, 제2 프레임(b)에 저장된 지문 이미지는 일반적인 압력으로 지문 센서에 손가락을 올렸을 때의 이미지로 가정한다. 또한, 제3 프레임(c)에 저장된 지문 이미지는 사용자가 의도적으로 센서에 압력을 가하게 되는 경우 저장된 이미지로 가정한다.

이 때, 제1 프레임(a), 제2 프레임(b) 및 제3 프레임(c)의 지문 이미지는 인접하는 픽셀과의 농담값이 각각 차이가 생기게 되며, 이에 따라 지문 이미지 각각에 대한 픽셀 농담값의 합계, 평균 및 표준편차는 각기 다른 결과값을 가지게 된다. 이러한 각기 다른 결과값을 이용하면 시간이 변화함에 따라 미리 설정된 농담값의 임계치를 기준으로 지문 이미지를 제공한 손가락의 압력 변화를 검출할 수 있다.

또 다른 일 실시예에 따라 지문 센서를 통하여 입력되는 지문 이미지를 미리 설정된 시간 동안 획득 하면서 동시에 지문 이미지의 농담값을 계산할 수 있다.

이 때, 지문 이미지의 농담값을 계산하는 시점의 지문을 시작 이미지로 지정하여 지문 압력 계산의 기준 시점으로 저장하고, 이를 통해 손가락의 상태에 영향을 받지 않고 손가락을 지문 센서에 접촉하는 순간부터 상대적인 압력을 계산 할 수 있다.

또한, 시작 이미지에서 이미지 픽셀(pixel)의 농담값(intensity)을 측정하여 분포표로 저장할 수도 있다. 시간의 변화에 따라 추가적으로 저장되는 지문 이미지들 역시 픽셀 농담값(pixel intensity)의 분포표로 저장하고, 각 지문 이미지의 픽셀 농담값(pixel intensity)에 대한 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 계산하여 시간 변화에 따른 차이를 비교할 수 있다. 따라서, 시간 변화에 따라 비교된 픽셀 농담값의 차이를 이용하여 지문 압력의 세기를 검출할 수 있다.

예를 들어, 지문 이미지를 시간 변화에 따라 비교된 픽셀 농담값의 차이를 이용하여 압력으로 변환하였을 때, 압력이 미리 저장된 임계치를 초과하는 경우, 임계치를 초과하는 시점부터 압력이 지속적으로 가해지고 있는지 여부를 판단하고, 압력이 임계치를 초과하지 않는 상태로 미리 저장된 시간을 초과하는 경우 지문 센서에서 사용자의 손가락이 떨어지면 지문 센서는 다시 대기 모드로 복귀할 수 있다.

또한, 미리 저장된 임계치 이상의 압력이 지속적으로 가해지고 있는 것으로 판단되면 지문 센서가 손가락을 감지한 순간부터 시간을 저장하여 미리 저장된 시간을 초과하는 동안 임계치 이상의 압력이 지속되면 새로운 이벤트를 발생시키는 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어 전자 장치(단말)에서 지문 센서로부터 새로운 이벤트를 전달 받으면 전자 장치는 어플리케이션에 대한 팝업 창 생성, 음악 재생 등 현재 활성화 된 어플리케이션 상태와 화면 상태에 따라 기존의 입력방식으로 처리하지 못했던 새로운 이벤트 동작을 구현 할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 압력 감지가 가능한 전자 장치를 도시한 도면이다.

일 실시예에 따른 지문 압력 감지가 가능한 전자 장치(400)는 지문 센싱부(410), 농담값 획득부(420) 및 압력 검출부(430)를 기본적으로 포함하고 있으며, 임계치 판단부(440) 및 이벤트 발생부(450)가 추가로 포함될 수도 있다.

지문 센싱부(410)는 지문 센서의 지문 센싱 영역에서 미리 저장된 시간 동안 시간이 변화함에 따라 복수의 지문 이미지들을 획득한다. 예를 들어, 1프레임에 하나의 지문 이미지들을 저장할 수 있다.

농담값 획득부(420)는 미리 저장된 시간 동안 시간의 변화에 상응하여 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득한다. 이 때, 획득된 복수의 지문 이미지들 각각 픽셀값들의 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 이용하여 농담값을 획득할 수 있다.

압력 검출부(430)는 시간 변화에 따라 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출할 수 있다.

임계치 판단부(440)는 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인지를 판단하고, 이벤트 발생부(450)는 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상이고, 미리 저장된 시간보다 초과되는 임계치 값이 지속되는 경우, 새로운 이벤트틀 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센싱 영역을 포함하는 압력 감지가 가능한 전자 장치에서 실행되는 컴퓨터 프로그램은 지문 센싱 영역에서 미리 저장된 시간 동안 시간의 변화에 따라 순차적으로 복수의 지문 이미지들을 획득하는 지문 이미지 획득 기능, 미리 저장된 시간 동안 시간의 변화에 따라 순차적으로 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득하는 농담값 획득 기능 및 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출하는 지문압력 검출 기능을 포함한다.

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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

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

400: 전자 장치
410: 지문 센싱부
420: 농담값 획득부
430: 압력 검출부
440: 임계치 판단부
450: 이벤트 발생부

Claims (7)

1. 지문 센싱 영역을 포함하는 전자 장치의 압력 감지 방법으로서,
   상기 지문 센싱 영역에서 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 복수의 지문 이미지들을 획득하는 단계;
   상기 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득하는 단계; 및
   상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출하는 단계;
   를 포함하는 전자 장치의 압력 감지 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 농담값을 획득하는 단계는
   상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각 픽셀값들의 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 이용하여 농담값을 획득하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 압력 감지 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인지를 판단하는 단계; 및
   상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인 경우, 새로운 이벤트틀 발생하는 단계;
   를 더 포함하는 전자 장치의 압력 감지 방법.
4. 지문 센싱 영역을 포함하는 압력 감지가 가능한 전자 장치에 있어서,
   상기 지문 센싱 영역에서 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 복수의 지문 이미지들을 획득하는 지문 센싱부;
   상기 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득하는 농담값 획득부; 및
   상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출하는 압력 검출부;
   를 포함하는 압력 감지가 가능한 전자 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 농담값 획득부는
   상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각 픽셀값들의 합계, 평균 및 표준편차 중 적어도 하나 이상을 이용하여 농담값을 획득하는 것을 특징으로 하는 압력 감지가 가능한 전자 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인지를 판단하는 임계치 판단부; 및
   상기 검출된 지문의 압력이 미리 저장된 임계치 이상인 경우, 새로운 이벤트틀 발생하는 이벤트 발생부;
   를 더 포함하는 압력 감지가 가능한 전자 장치.
7. 지문 센싱 영역을 포함하는 압력 감지가 가능한 전자 장치에서 실행되는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
   상기 지문 센싱 영역에서 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 복수의 지문 이미지들을 획득하는 지문 이미지 획득 기능;
   상기 기설정된 시간 동안 시간의 변화에 따라 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값을 획득하는 농담값 획득 기능; 및
   상기 획득된 복수의 지문 이미지들 각각의 농담값의 차이를 이용하여 지문의 압력을 검출하는 지문압력 검출 기능;
   을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램.

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