KR20170107066A - 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터, 및 단말 장치 - Google Patents

허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터, 및 단말 장치 Download PDF

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Abstract

허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터 및 단말 장치. 상기 이미지 콜렉터는 광 가이드 플레이트, 및 상기 광 가이드 플레이트로 적어도 부분적으로 광을 방출하기 위해 사용된 광원을 포함한다. 광 가이드 플레이트의 일 측면은 허니컴 플레이트를 구비하여 제공된다. 복수의 서로 평행한 관통 홀들이 상기 허니컴 플레이트에 밀집하여 배치된다. 각각의 관통 홀의 직경은 0.5 마이크로미터 내지 50 마이크로미터이다. 게다가, 획득된 지문 또는 장문의 사이즈는 획득된 이미지의 사이즈와 같다. 상기 허니컴 플레이트의 두께는 상기 관통 홀의 직경의 5배보다 크다. 인접한 관통 홀들의 홀 중심들 사이의 피치는 50.8 마이크로미터 이하이다. 상기 허니컴 플레이트의 타 측면은 감광성 조립체를 구비하여 제공된다. 상기 이미지 콜렉터는 상기 단말 장치에 통합될 수 있다. 본 발명의 허니컴 구조를 갖는 상기 지문 및 장문 이미지 콜렉터는 콤팩트한 구조와 더 얇은 두께를 갖고, 지문 이미지의 콘트라스트와 건조하고 젖은 손가락들에 대한 적응성이 효과적으로 향상될 수 있다. 상기 지문 및 장문 이미지 콜렉터는 상기 단말 장치가 지문 및 장문 수집 기능을 갖도록, 상기 단말 장치에 통합되고, 더 나아가 단말 장치의 작은 수의 추가적인 부품 추가와 낮은 비용이 실현된다.

Description

허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터, 및 단말 장치
본 출원은, 명칭이 "허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터, 및 단말 장치(FINGERPRINT AND PALMPRINT IMAGE COLLECTOR WITH HONEYCOMB STRUCTURE, AND TERMINAL DEVICE)"이고, SIPO에 2015년 1월 29일자로 출원된, 중국 특허 출원 제201510046991.1호에 우선권을 주장하고 있는 것으로, 그 전체 내용은 여기에 참고로서 포함된다.
본 발명은 이미지 획득 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터와, 상기 이미지 콜렉터를 포함하는 단말 장치에 관한 것이다.
지문 및 장문 이미지 콜렉터는, 다양한 보안 시스템들뿐만 아니라, 휴대폰, 태블릿, 텔레비전 및 다른 전자 단말기와 같은, 증가하는 수의 분야에서 현재 사용된다. 극도로 얇은(ultra-thin) 전자 단말기들의 개발 경향으로, 전자 단말기에 통합되는 이미지 콜렉터의 부피, 두께, 그 획득된 이미지들의 해상도, 등에 대한 더 높은 요구사항들이 자연스럽게 제기된다.
중국 특허 출원 제201120403301.0호에 개시된 얇은 타입의 광학적 지문 획득 장치와 같은, 존재하는 지문 이미지 콜렉터는, 주로 이미지 획득 프리즘, 이미징 장치 및 이미지 처리 소자를 포함한다. 상기 이미징 장치는 렌즈, 광전 신호 변환 회로, 디지털 프로세서, 등을 더 포함한다. 상기 이미지 획득 프리즘은 광을 위한 획득 부품으로서 사용되고, 상기 렌즈는 지문의 광 이미징을 완성하는 데에 필요하기 때문에, 상대적으로 긴 광 경로가 광 이미징을 위한 요구사항을 충족하기 위해 필요하다. 이미지 스캐너는, 광 경로의 길이와 같은 요소들뿐만 아니라, 상기 이미지 획득 프리즘과 렌즈의 상대적으로 큰 부피와 두께로 인하여, 지문 이미지의 획득을 실현하는 데에 상대적으로 큰 부피와 두께를 가져야 한다. 또한, 존재하는 이미지 스캐너는, 이미지 획득 프리즘과 렌즈와 같은 연관된 부품들에 의해 야기되는 높은 비용과 복잡한 구조로 인하여, 낮은 비용, 작은 부피, 극도로 얇은 이미지 콜렉터에 대한 다양한 전기 단말기의 요구사항들을 충족하기 어렵다.
따라서, 광학적 지문 획득 장치의 두께를 어떻게 줄이는지는 해결되어야 할 기술적 문제가 되었다.
본 발명의 목적은, 콤팩트한 구조와 얇은 두께와 낮은 비용을 갖고, 지문 이미지의 콘트라스트와 건조하고 젖은 손가락들의 적응 능력을 향상시킬 수 있는, 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터와 단말 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하도록, 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터가 본 발명에 따라서 제공된다. 상기 지문 및 장문 이미지 콜렉터는 광 가이드 플레이트 및 상기 광 가이드 플레이트로 광의 적어도 일부를 방출하기 위한 광원을 포함한다. 허니컴 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트의 일 면에 배치된다. 서로 평행한 복수의 비아들이 상기 허니컴 플레이트에 밀집하여 배치된다. 상기 비아들의 직경은 0.5 마이크로미터로부터 50 마이크로미터까지의 범위 내에 있고, 획득된 지문 및 장문의 사이즈는 획득된 이미지의 사이즈와 같다. 상기 허니컴 플레이트의 두께는 상기 비아들의 직경의 5배보다 크고, 인접한 비아들의 중심 사이의 간격은 50.8 마이크로미터 이하(less than or equal to)이다. 이미지 센서는 상기 허니컴 플레이트의 타 면에 배치된다.
더 나아가, 상기 비아들의 중심축과 상기 허니컴 플레이트의 수평면 사이의 각도는 30도 이상(greater than or equal to) 및 90도 이하이다.
더 나아가, 상기 광원은 상기 광 가이드 플레이트의 측면, 상부면, 하부면 중 하나 이상에(a side and/or an upper surface and/or a lower surface) 배치된다.
더 나아가, 상기 복수의 비아들은 어레이(array)로 배치되거나 산재하여(straggly) 배치된다.
더 나아가, 확산 반사층이 상기 광 가이드 플레이트와 마주하는 상기 허니컴 플레이트의 면에 배치된다.
더 나아가, 상기 환산 반사 층은 인접한 비아들 사이에 배치된 볼록한 구조물로 구성된다.
더 나아가, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 허니컴 플레이트로부터 간격을 두거나 연결되어 배치되고, 상기 허니컴 플레이트는 상기 이미지 센서로부터 간격을 두거나 연결되어 배치된다.
더 나아가, 상기 광원은 지지부를 통하여 상기 광 가이드 플레이트에 고정된다. 상기 지지부는 광 가이드 홈을 구비하여 제공된다. 상기 광원은 상기 광 가이드 홈에 배치된다. 상기 광 가이드 홈은 법선(normal line)과 상기 광 가이드 홈을 통하여 상기 광원으로부터 상기 광 가이드 플레이트로 방출된 광 사이의 각도가 arcsin(n0/n2)로부터 arcsin(n1/n2)까지의 범위에 있도록 제어하도록 구성되고, 여기서 n0는 공기의 굴절률이고, n1는 상기 광 가이드 플레이트와 접촉하는 물체의 면 상의 액체의 굴절률이고, n2은 상기 광 가이드 플레이트의 굴절률이다.
더 나아가, 상기 허니컴 플레이트는 광 섬유 플레이트에 의해 교체된다. 상기 광 섬유 플레이트는 서로 평행하고 밀집하여 배치된 복수의 광섬유로 구성된다. 각각의 상기 광 섬유의 일 단은 상기 광 가이드 플레이트 쪽에 있고, 각각의 상기 광 섬유의 타 단은 상기 이미지 센서 쪽에 있다.
상술한 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터를 포함하는, 단말 장치가 제공된다.
상술한 해결 방안을 적용한 후에, 본 발명은 다음의 장점들을 갖는다.
1. 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터는, 광 가이드 플레이트, 허니컴 플레이트, 광원 및 이미지 센서로 구성되고, 콤팩트한 구조와 보다 얇은 두께를 갖는다. 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트를 터치하는 경우, 상기 광 가이드 플레이트에서 광의 내부 전반사가 방해된다. 광의 일부가 상기 광 가이드 플레이트로부터 새어나와 손가락 또는 손바닥의 표면 상에 투사되어, 다양한 각도로 확산된 광을 형성한다. 서로 평행하고 상기 허니컴 플레이트에 밀집하여 배치된 비아들로, 상기 비아들에 평행한 단일 방향의 광만 오로지 상기 허니컴 플레이트를 통과하여 지나갈 수 있고, 따라서 다수의 방향으로 미광이 더 잘 차단될 수 있는 것이 보장된다. 상기 비아들의 사이즈는 오직 단일 광 또는 라이트 빔이 상기 비아들에 들어가게 하도록 설정되고, 이미징(imaging)은 획득된 지문과 장문의 사이즈는 획득된 이미지의 사이즈와 같도록, 일 픽셀과 같이, 오로지 더 작은 범위에서 수행된다. 상기 비아들에 평행하거나 대략 평행한 광은 디지털 이미지 신호를 생성하도록 상기 비아들을 통하여 상기 이미지 센서 상에 투사된다. 지문 또는 장문의 획득을 위해, 평행광(parallel light)이 손가락 또는 손바닥의 골(valley) 구조에 기초한 하이-콘트라스트(high-contrast) 이미지의 획득을 용이하게 하도록 사용된다. 즉, 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트를 터치한 후에 반사되는 단일 방향 평행광에 대하여, 지문 또는 장문의 마루(ridge)에 의해 반사되는 광의 세기는 지문 또는 장문의 골에 의해 반사되는 광의 세기보다 크므로, 따라서 지문 또는 장문의 이미지가 더 선명해질 것이다.
2. 본 발명에서, 확산 반사층은 광 가이드 플레이트에 가까운 상기 허니컴 플레이트의 면에 배치된다. 이러한 설계에 기초하여, 상기 광 가이드 플레이트 내부의 광의 내부 전반사는 더 방해되므로, 건조한 손가락의 문제가 효과적으로 해결되고, 건조한 그리고 습한 손가락들에 대한 적응 능력이 향상된다.
3. 본 발명에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터는 단말 장치에 통합되어, 상기 단말 장치는 더 적은 추가 부품들과 더 낮은 비용을 통하여 지문 및 장문 획득 기능을 갖게 된다.
본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면이 본 발명의 추가의 이해를 제공하는 데에 사용된다. 개략적인 실시 예들의 개시와 설명은 본 발명을 설명하는 데에 사용되나, 본 발명의 범위를 부적절하게 제한하기 위한 의도는 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 이미지 콜렉터의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말 장단의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단말 장치의 개략도이다.
이어서, 본 발명의 실시 예들이 도면과 연관지어 더 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타낸다. 상기 지문 민 장문 이미지 콜렉터는 광 가이드 플레이트(1), 광원(2), 허니컴 플레이트(3) 및 이미지 센서(5)를 포함한다.
상기 광 가이드 플레이트(1)는 유리 플레이트 및 다양한 투명 소재들과 같은, 다양한 소재들로부터 선택될 수 있다.
상기 광원(2)은 상기 광 가이드 플레이트(1)로 광의 적어도 일부를 방출하도록 구성된다. 상기 광원(2)은, 여기에 제한되지는 않으나, LED 광 또는 다른 발광 소자들일 수 있다. 상기 광원(2)은 광 가이드 플레이트(1)의 측면, 상부면, 하부면 중 하나 이상에 배치된다. 이 실시 예에서, 상기 광원(2)은 상기 광 가이드 플레이트(1)의 좌 측면에 배치되고, 본딩 모드(bonding mode) 또는 다른 고정된 모드(modes)들로 상기 광 가이드 플레이트(1)에 직접 고정된다.
이 실시 예에서, 상기 허니컴 플레이트(3)는 상기 광원(2)의 아래에 상기 광원(2)으로부터 떨어져 간격을 두고 배치된다. 서로 평행한 복수의 비아들(4)은 상기 허니컴 플레이트(3)에 밀집하여 배치된다. 비아(via)(4)는 주로 원형 홀이다. 상기 비아(4)의 중심축과 상기 허니컴 플레이트(3)의 수평면 사이의 각도는 30도 이상 90도 이하이다. 이 실시 예에서, 상기 각도는 90도와 같다. 상기 비아(4)의 직경은 0.5 마이크로미터로부터 50 마이크로미터까지의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 상기 비아(4)의 직경은 1 마이크로미터보다 크고, 5.8 마이크로미터 이하이다. 이 실시 예에서, 상기 복수의 비아들(4)의 직경은 서로 같다. 게다가, 상기 복수의 비아들의 직경은 서로 같지 않을 수 있다. 상기 비아들은 어레이로 배치될 수 있고 또는 또한 산재하여 배치될 수 있으며, 모두 본 발명의 범위 내에 포함된다. 이 실시 예에서, 상기 비아들의 사이즈는 오로지 단일 광 또는 라이트 빔이 상기 비아들을 통과하여 지나가게 하도록 설정된다. 게다가, 이미징은, 일 픽셀과 같이, 오로지 작은 범위 내에서 수행된다. 물론, 상기 범위는 일 픽셀보다 클 수 있다. 획득된 지문 또는 장문의 사이즈는 획득된 지문 또는 장문 이미지의 사이즈와 같다. 이러한 것들은 모두 본 발명의 범위에 포함된다. 상기 허니컴 플레이트(3)의 두께는 상기 비아(4)의 직경의 5배보다 크다. 인접한 비아(4)들의 중심들 사이의 간격은 50.8 마이크로미터 이하이다. 이 실시 예에서, 상기 간격은 50.8 마이크로미터로 선택될 수 있으며, 따라서 밀집하여 배치된 이러한 비아(4)들을 구비한 이미지 콜렉터는 해상도 500 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다. 인접한 비아(4)들의 중심 사이의 간격이 25.4 마이크로미터로 선택되는 경우, 상기 이미지 콜렉터는 해상도 1000 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다. 인접한 비아(4)들의 중심 사이의 간격이 12.7 마이크로미터로 선택되는 경우, 상기 이미지 콜렉터는 해상도 2000 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다.
상기 이미지 센서(5)는 CMOS 또는 CCD 이미지 센서를 포함한다. 이 실시 예에서, 상기 이미지 센서(5)는 본딩(bonding) 또는 나사산이 형성된(threaded) 연결 모드로 상기 허니컴 플레이트(3)의 하부면에 고정된다.
사용에 있어, 상기 광 가이드 플레이트(1)가 손가락 또는 손바닥에 의해 터치된다. 상기 광 가이드 플레이트(1)를 터치하는 손가락 또는 손바닥이 없는 경우, 상기 광원(2)으로부터 방출된 광은 상기 광 가이드 플레이트(1)에 들어가고, 상기 광 가이드 플레이트(1)에서 광의 적어도 일부는 내부 전반사에 의해 전파된다. 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트(1)의 상부면을 터치하는 경우, (물의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 손가락 또는 손바닥의 면 상의 분비물이 있어) 손가락 또는 손바닥의 면의 굴절률이 공기의 굴절률과는 다르기 때문에, 따라서 상기 광 가이드 플레이트(1)에서 광의 내부 전반사가 방해된다. 광의 일부는 상기 광 가이드 플레이트(1)로부터 누설되어 손가락 또는 손바닥의 면 상으로 투사되어, 광의 다양한 각도들에서 확산을 형성한다. 상기 허니컴 플레이트(3)에 밀집하여 배치되고 서로 평행한 상기 비아(4)들로, 오직 상기 비아(4)에 평행한 단일 방향의 광만이 상기 허니컴 플레이트(3)를 통과하여 지나갈 수 있고, 따라서 복수의 방향들의 미광은 더 잘 차단될 수 있다. 상기 비아(4)들의 사이즈는 오직 단일 광 또는 라이트 빔만이 상기 비아들에 들어가게 하도록 설정되어, 검출되는 획득된 지문 및 장문은 오직 일 픽셀에서 이미지가 만들어지고, 획득된 지문 및 장문의 사이즈는 (즉, 물체의 사이즈는) 지문 및 장문의 획득된 이미지의 사이즈 (즉, 이미지의 사이즈)와 같다. 다시 말해, 상기 지문 또는 장문은 복수의 밀집한 물체 포인트들로 구성되는 것으로 간주되고 (한 물체 포인트의 사이즈는 일 픽셀의 사이즈와 같다), 상기 물체 포인트들은 각각의 비아(4)들에 평행한 광을 사용하여 전송되고, 광학적 신호가 상기 이미지 센서(5)로 전송된다. 상기 지문 또는 장문의 획득을 위하여, 평행광이 상기 손가락 또는 손바닥의 골 주조에 기초한 하이-콘트라스트 이미지의 획득을 용이하게 하도록 사용된다. 즉, 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트(1)를 터치한 후에 반사되는 단일 방향의 평행광에 대하여, 상기 지문 또는 장문의 마루에 의해 반사된 광 세기가 상기 지문 또는 장문의 골에 의해 반사되는 광 세기보다 크고, 따라서 얻어진 지문 또는 장문 이미지의 콘트라스트가 향상된다. 따라서, 상기 지문 또는 장문의 이미지는 더 선명해질 수 있다.
본 발명에서, 평행광 이미징 원리는 물체가 평행한 광에 의해 조사되는 경우 아주 작은 물체가 획득될 수 있고 상기 물체와 사이즈가 같은 이미지가 얻어질 수 있다는 것을 보장하는 데에 사용된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타내고, 그 구조의 대부분은 도 1에 도시된 실시 예의 구조와 동일하다. 차이는, 광원(2)의 수가 2개이고, 2개의 광원들이 각각 지지부(6)들을 통하여 상기 광 가이드 플레이트(1)의 하부면의 양측 단부에 고정되는 것이다. 광 가이드 홈(7)이 각각의 상기 지지부(6)들의 상부면에 배치된다. 2개의 광원(2)들은 각각 2개의 광 가이드 홈(7)들 안에 배치된다. 상기 광 가이드 홈(7)들은 법선과 상기 광 가이드 홈(7)을 통하여 상기 광원(2)들로부터 상기 광 가이드 플레이트(1)로 방출된 광 사이의 각도 α가 arcsin(n0/n2)로부터 arcsin(n1/n2)까지의 범위 내에 있도록 제어하도록 구성되고, 여기서, n0는 공기의 굴절률이고, n1은 상기 광 가이드 플레이트(1)에 접촉하는 물체의 면 상의 액체의 굴절률이고, n2은 광 가이드 플레이트의 굴절률이다. 각도 α의 범위는 굴절의 법칙에 따라서 도출된다. n0=1.0, n1=1.33 그리고 n2=1.5 인 경우에, 상기 각도 α는 41.8 도(degree)로부터 62.5 도까지의 범위 내이다. 이 실시 예에서, α는 45 도로 선택된다. 이러한 설계의 장점은: 손가락 및 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트(1)를 터치하고 있지 않은 경우, (도 2에 도시된 내부 전반사의 광학적 경로의 개략적인 도면을 참조하면) 상기 광원(2)으로부터 상기 광 가이드 플레이트(1)로 방출된 상기 각도의 범위 내의 광은 광 가이드 플레이트(1)에서 내부 전반사를 통하여 비스듬히(laterally) 전파될 수 있고; 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트(1)를 터치하는 경우, 상기 광 가이드 플레이트(1)에서 광의 내부 전반사는 방해되어, 따라서 광이 확산된다는 것이다. 확산된 광은 상기 이미지 센서(5) 상에 이미지를 형성하도록 밀집한 비아(4)들을 통과하여 지나간다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타내고, 그 구조의 대부분은 도 1에 도시된 실시 예의 구조와 동일하다. 차이점은, 상기 이미지 센서(5)가 상기 허니컴 플레이트(3) 아래에 배치되고 상기 허니컴 플레이트(3)로부터 떨어져 간격을 두고 배치된다는 것이다. 상기 허니컴 플레이트(3) 상에 비아(4)의 중심축은 하부 우측으로 기울어진다. 상기 비아의 중심축과 수평면 사이의 각도는 30 도 이상이다. 이 실시 예에서, 상기 각도는 45 도로 선택된다. 상기 비아(4)들은 서로 평행하다.
이러한 설계로, 손가락 또는 손바닥이 상기 광 가이드 플레이트(1)를 터치하는 경우, 상기 광 가이드 플레이트(1) 안의 광의 내부 전반사는 방해된다. 광의 일부가 상기 광 가이드 플레이트(1)로부터 누설되어 손가락 또는 손바닥의 면 상에 투사되어 다양한 각도들로 확산된 광을 형성한다. 오직 상기 비아(4)들에 평행하거나 대략 평행한 광만이, 즉, 45 도 또는 대략 45 도의 경사각을 갖고 하부 좌측으로 기울어진 광만이, 상기 비아(4)들을 통과하여 상기 이미지 센서(5) 상에 투사될 수 있고, 따라서 효과적으로 외부 미광의 간섭을 감소시킨다. 골 구조를 갖는 지문 또는 장문에 대하여, 평행광이 하이-콘트라스트 이미지의 획득을 용이하게 하도록 사용된다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타내고, 그 구조의 대부분은 도 1에 도시된 실시 예의 구조와 동일하다. 차이점은, 상기 광 가이드 플레이트(1)가 상기 허니컴 플레이트(3)의 상부면에 배치되고, 확산 반사층(8)이 상기 허니컴 플레이트(3)의 상부면에 접착되는 것이다. 상기 확산 반사층(8)은 확산 반사(diffuse reflective) 입자들을 투명 겔(gel)에 도핑(doping)함으로써 형성된다. 상기 확산 반사층(8)은 상기 광 가이드 플레이트(1) 안에서 광의 내부 전반사를 더 방해하고 상부 방향으로 확산된 광을 형성하도록 구성된다. 따라서, 일 양상에서, 광은 상기 광 가이드 플레이트(1)에서 내부 전반사를 통하여 전파되고, 또 다른 양상에서, 확산된 일루미네이션이 형성된다. 이것은 면 광원의 구현 방법과 유사하다. 확산된 광은 손가락 또는 손바닥의 면에 투사되고, 평행과의 일부는 손가락 또는 손바닥의 면으로부터 반사되어 이미징을 위해 밀집한 비아(4)들을 통과하여 지나간다. 지문 또는 장문의 획득에 있어, 건조한 손가락의 문제가 효과적으로 해결되고 선명한 지문 이미지가 평행광 이미징과의 결합에 있어 확산된 일루미네이션을 사용함으로써 획득된다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타내고, 그 구조의 대부분은 도 4에 도시된 실시 예의 구조와 동일하다. 차이점은, 상기 허니컴 플레이트(3) 상에 비아(4)의 중심축이 하부 좌측으로 기울어지고, 상기 비아의 중심축과 수평면 사이의 각도가 30 도 이상 및 90 도 이하인 것이다. 이 실시 예에서, 상기 각도는 45 도로 선택된다. 상기 비아(4)들은 서로 평행하다. 상기 허니컴 플레이트(3)의 상부면에 상기 확산 반사층(8)은 인접한 비아(4)들 사이에 배치된 볼록한 구조물(9)로 구성된다. 상기 볼록한 구조물(9)은 상기 광 가이드 플레이트(1) 안에 내부 전반사를 더 방해하도록 구성되고 상부 방향으로 확산된 광을 형성한다. 일 양상에서, 상기 광은 광 가이드 플레이트(1)에서 내부 전반사를 통하여 전파된다. 또 다른 양상에서, 확산된 광은 손가락의 면에 투사되고, 평행광의 일부는 손가락의 면으로부터 반사되어 이미징을 위해 밀집한 비아(4)들을 통과하여 지나간다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 허니컴 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트 아래에 배치된다. 상기 허니컴 플레이트 상에 복수의 비아들은 상기 허니컴 플레이트의 상부면과 하부면을 관통하고, 상기 복수의 비아들의 중심축은 서로 평행하다. 상기 비아의 직경은 0.5 마이크로미터로부터 50 마이크로미터까지의 범위 내에 있고, 상기 허니컴 플레이트의 두께는 상기 비아의 직경의 5배 이상이다. 상기 비아(4)의 중심축은 상기 허니컴 플레이트의 수평면에 (즉, 상기 허니컴 플레이트의 상부면 또는 하부면에) 수직하고, 또는 상기 비아(4)의 중심축은 상기 허니컴 플레이트의 수평면에 대하여 좌측 또는 우측으로 기울어지며, 경사각은 30도 이상 및 90도 이하이다.
상기 허니컴 플레이트의 구체적으로 구현된 구조에 있어서, 상기 허니컴 플레이트 상의 인접한 비아들의 중심 사이의 간격은 50.8 마이크로미터 이하이다. 상기 인접한 비아(4)들의 중심 사이의 간격이 50.8 마이크로미터로 선택되는 경우, 밀집하여 배치된 이러한 비아(4)들을 구비한 이미지 콜렉터는 해상도 500 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다. 상기 인접한 비아(4)들의 중심들 사이의 간격이 25.4 마이크로미터로 선택되는 경우, 상기 이미지 콜렉터는 해상도 1000 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다. 상기 인접한 비아(4)들의 중심들 사이의 간격이 12.7 마이크로미터로 선택되는 경우, 상기 이미지 콜렉터는 해상도 2000 PPI에 대한 요구사항을 충족할 수 있다. 따라서, 당업자는, 상기 비아들의 중심들 사이의 간격과 상기 이미지 콜렉터의 해상도 사이의 상술한 비례 관계를 안 후에, 기설정된 해상도에 기초하여 상기 비아들의 중심 사이의 간격을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터의 개략도를 나타내고, 그 구조의 대부분은 도 1 내지 도 5에 도시된 실시 예들 중 어느 하나의 구조와 동일하다. 차이점은, 상기 허니컴 플레이트(3)가 광 섬유 플레이트(10)로 교체되는 것이다. 상기 광 섬유 플레이트(10)는 서로 평행하고 본딩 모드로 밀집하여 배치된 복수의 광 섬유에 의해 형성된다. 상기 광 섬유의 일 단은 상기 광 가이드 플레이트(1) 쪽을 향하고 있고, 상기 광 섬유의 타 단은 상기 이미지 센서(5) 쪽을 향하고 있다. 각각의 상기 광 섬유는 상기 광 섬유의 일 단으로부터 타 단까지, 최종적으로 이미지 센서(5)까지, 광 섬유들 사이의 간섭이 없이, 픽셀을 독립적으로 전송한다. 이러한 밀집한 픽셀들은 지문 또는 장문 이미지를 형성하도록 상기 이미지 센서에서 결합된다.
이 실시 예에서 다른 구조들은 도 4에 도시된 실시 예의 구조와 동일하고, 이 실시 예에서 이미지를 획득하는 원리는 상술한 실시 예들에서 허니컴 플레이트의 원리와 동일하다. 광 섬유 플레이트로 이미지를 획득하는 기술이 사용되었고, 이것은 여기서 반복되지 않는다.
상기 허니컴 구조를 갖는 상술한 지문 및 장문 이미지 콜렉터들은 다양한 단말 장치들에 적용될 수 있다. 실제로, 상기 이미지 콜렉터는 지문 또는 장문을 수집하기 위한 개별 모듈이 될 수 있다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말 장치의 개략도를 나타낸다. 도 1 내지 도 6 중 어느 하나에 도시된 상기 이미지 콜렉터(12)가 단말 장치(11)에 배치된다. 상기 이미지 콜렉터(12)는 상기 단말 장치(11)의 가장자리에 배치된다. 상기 단말 장치(11)는 휴대폰 일 수 있고, 상기 이미지 콜렉터(12)는 휴대폰의 홈 키(HOME key)에 배치될 수 있다. 상기 단말 장치(11)는 적은 비용으로 보다 적은 추가 부품들을 부가함으로써 추가적인 지문 및 장문 획득 기능을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단말 장치의 개략도를 나타내며, 도 1 내지 도 6 중 어느 하나에 도시된 이미지 콜렉터(12)를 포함한다. 상기 이미지 콜렉터(12)는 개별 장치이고, 와이어(wire)와 인터페이스(interface)를 통하여 상기 단말 장치(11)에 연결된다.
본 발명의 다른 구현 예들은 여기에 개시된 명세서를 고려하여 상기 발명을 실행한 뒤에 당업자에 의해 쉽게 예상될 수 있을 것이다. 본 출원은, 본 발명의 일반 원리들을 따르고 개시되지 않은 본 기술분야의 공통 지식 또는 통상 기술 수단들을 포함하는, 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 적응 변화를 포함하도록 의도한 것이다. 본 명세서와 실시 예들은 오로지 예시적인 것이며, 본 발명의 진정한 범위와 사상은 청구항에 의해 정의된다.
본 발명은 도면에 도시된 상술한 정밀한 구조들에 제한되지 않으며, 다양한 수정 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것이 이해되어 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 오로지 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.

Claims (10)

  1. 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터로서:
    광 가이드 플레이트 및 상기 광 가이드 플레이트에 광의 적어도 일부를 방출하기 위한 광원을 포함하고,
    허니컴 플레이트가 상기 광 가이드 플레이트의 일 면에 배치되고,
    서로 평행한 복수의 비아들(vias)이 상기 허니컴 플레이트에 밀집하여 배치되고,
    상기 복수의 비아들의 직경은 0.5 마이크로미터로부터 50 마이크로미터까지의 범위에 있고,
    획득된 지문과 장문의 사이즈는 획득된 이미지의 사이즈와 같고,
    상기 허니컴 플레이트의 두께는 상기 비아들의 직경의 5배보다 크고,
    인접한 비아들의 중심들 사이의 간격은 50.8 마이크로미터 이하이고, 이미지 센서가 상기 허니컴 플레이트의 타 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 비아들의 중심축들과 상기 허니컴 플레이트의 수평면 사이의 각도들은 30도 이상 및 90도 이하인 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광 가이드 플레이트의 측면, 상부면 및 하부면 중 하나 이상에 배치되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    확산 반사층이 상기 광 가이드 플레이트와 마주하는 상기 허니컴 플레이트의 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 확산 반사층은 인접한 비아들 사이에 배치된 볼록한 구조물로 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광 가이드 플레이트와 상기 허니컴 플레이트는 서로 떨어져 간격을 두거나 서로 연결되어 배치되고,
    상기 허니컴 플레이트와 상기 이미지 센서는 서로 떨어져 간격을 두거나 서로 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 광 가이드 홈을 구비하여 제공되는 지지부를 통하여 상기 광 가이드 플레이트 상에 고정되고, 상기 광원은 상기 광 가이드 홈에 배치되며,
    상기 광 가이드 홈은 상기 광 가이드 홈을 통하여 상기 광원으로부터 상기 광 가이드 플레이트로 방출되는 광과 법선 사이의 각도가 arcsin(n0/n2)로부터 arcsin(n1/n2)까지의 범위에 있도록 제어하도록 구성되고,
    여기서, n0는 공기의 굴절률이고, n1은 상기 광 가이드 플레이트에 접촉하는 물체의 면 상의 액체의 굴절률이고, n2은 광 가이드 플레이트의 굴절률인 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허니컴 플레이트는 서로 평행하고 밀집하여 배치된 복수의 광섬유로 구성된 광 섬유 플레이트에 의해 교체되고,
    상기 복수의 광섬유의 일 단은 상기 광 가이드 플레이트 쪽을 향하고 있고, 상기 복수의 광섬유의 타 단은 상기 이미지 센서 쪽을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터를 포함하는 단말 장치.
  10. 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터로서,
    광 가이드 플레이트, 허니컴 플레이트 및 상기 광 가이드 플레이트로 광의 적어도 일부를 방출하기 위한 광원을 포함하고,
    상기 허니컴 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트 아래에 배치되고,
    서로 평행한 복수의 비아들이 상기 허니컴 플레이트의 상부면과 하부면 사이에 배치되고,
    상기 복수의 비아들의 직경은 0.5 마이크로미터로부터 50 마이크로미터까지의 범위에 있고,
    상기 허니컴 플레이트의 두께는 상기 비아들의 직경의 5배보다 크고,
    이미지 센서는 상기 허니컴 플레이트의 하부면에 배치되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조를 갖는 지문 및 장문 이미지 콜렉터.
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