KR20200074644A - Image acquisition system and method for acquiring a uniform interval image using an swipe line imaging sensor, and fingerprint authentication system and controller system including the same - Google Patents

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KR20200074644A KR1020180163273A KR20180163273A KR20200074644A KR 20200074644 A KR20200074644 A KR 20200074644A KR 1020180163273 A KR1020180163273 A KR 1020180163273A KR 20180163273 A KR20180163273 A KR 20180163273A KR 20200074644 A KR20200074644 A KR 20200074644A
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Abstract

The present invention relates to a system capable of obtaining images at uniform intervals by using an image sensor that acquires a line image. The system comprises: a reference line imaging unit which acquires a reference line image for an object to be imaged which moves in one direction when a shuttering signal is received; a contrast line imaging unit which is arranged at a distance from the reference line imaging unit and continuously acquires a contrast line image for the object to be imaged which moves from the reference line imaging unit; and a displacement measuring unit which transmits a shuttering signal to the reference line imaging unit when the reference line image and the contrast line image are acquired.

Description

스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법, 그것을 포함하는 지문인증시스템 및 컨트롤러시스템 {IMAGE ACQUISITION SYSTEM AND METHOD FOR ACQUIRING A UNIFORM INTERVAL IMAGE USING AN SWIPE LINE IMAGING SENSOR, AND FINGERPRINT AUTHENTICATION SYSTEM AND CONTROLLER SYSTEM INCLUDING THE SAME}Image acquisition system and method for acquiring equally spaced images using a swipe line imaging sensor, and a fingerprint authentication system and controller system including the same. AUTHENTICATION SYSTEM AND CONTROLLER SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라인 영상을 취득하는 이미지센서를 이용하여 균일한 간격의 영상을 획득할 수 있는 시스템과, 그것을 이용하는 응용시스템에 관한 기술이다.The present invention relates to an image acquisition system and method for acquiring an equally spaced image using a swipe line imaging sensor, and more specifically, to obtain an image at a uniform interval using an image sensor that acquires a line image. This is a description of the system and the application system using it.

AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality) 및 스마트워치 등 다양한 스마트 IoT 기기가 범용화 됨에 따라, 생체 인식을 이용하는 개인정보 보안 기능의 필요성이 대두되고 있다.As various smart IoT devices such as AR (Augmented Reality), VR (Virtual Reality), and smart watches are generalized, the need for a personal information security function using biometrics has emerged.

이를 위해서는 다양한 형태의 기기에 적합한 형태로 적용될 수 있는 지문인식 센서가 필요하다.To this end, a fingerprint recognition sensor that can be applied in a form suitable for various types of devices is required.

현대에 일반적으로 스마트폰에 적용되는 지문인식 센서는 커패시티브 어레이 센서(capacitive-array sensor)로서, 기기 상에 약 1 제곱센티미터 수준의 면적을 차지하고 있다. 하지만, 안경이나 손목시계와 같은 소형 웨어러블 기기는 센서를 삽입할 공간적 여유가 부족하여 지문인식 기능을 포함하기가 곤란하다.In general, a fingerprint recognition sensor applied to a smartphone in general is a capacitive-array sensor and occupies an area of about 1 square centimeter on a device. However, a small wearable device such as glasses or a watch has insufficient space to insert a sensor, and thus it is difficult to include a fingerprint recognition function.

따라서 어레이(array) 형태가 아닌, 부분배열(partial array)이나 라인(line)형태의 센서를 이용하여 지문을 읽어내는 방식을 적용해야 적절한 면적 내에 들어가는 지문인식센서를 구현할 수 있다. 라인 형태의 센서는 지문 인식에 필요한 인식 면적이 충분치 못하므로 손가락을 센서 위에 스와이프(swipe) 하는 방식으로 동작시켜야 한다.Therefore, it is not possible to implement a fingerprint recognition sensor that fits within an appropriate area only by applying a method of reading a fingerprint using a partial array or a line type sensor, not an array type. The line type sensor does not have enough recognition area for fingerprint recognition, so the finger must be operated by swiping on the sensor.

부분배열(partial array)이나 라인(line) 이미지 센서로 구현되는 지문인식센서는 한때 상용화되기도 하여 기존에 연구되고 발표된 내용들이 다수 존재하다. 하지만, 이들은 공통적으로 손가락이 움직이는 속도가 일정치 못한 문제로 인해 획득된 지문이미지에 왜곡이 생기고, 이를 복구 및 처리하는 데에 발생되는 시간 소모와 보안성 저하로 인해 결국 도태되고 말았다.Fingerprint recognition sensors, which are implemented as partial arrays or line image sensors, have been commercialized at one time. However, they are commonly distorted due to the distortion of the fingerprint image obtained due to a problem in which the speed of finger movement is inconsistent, and due to the time consuming and security incurred in restoring and processing it.

등록특허공고 제10-1891735호Patent Registration No. 10-1891735

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 라인 영상을 취득하는 이미지센서를 이용하여 균일한 간격의 영상을 획득할 수 있는 시스템과, 그것을 이용하는 응용시스템에 관한 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.Accordingly, the present invention is proposed to solve the above-mentioned problems in general, and the object of the present invention is a system capable of acquiring a uniformly spaced image using an image sensor that acquires a line image, and an application using the same. The task is to provide technology for the system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법은 셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득하는 기준 라인촬상부; 상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 대조 라인촬상부; 및 상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상이 취득될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 변위측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an image acquisition system and method for acquiring an equally spaced image using a swipe line imaging sensor according to the technical idea of the present invention are based on an object to be moved in one direction when a shuttering signal is received. A reference line imaging unit for acquiring a line image; A control line imager arranged at a distance from the reference line imager and continuously acquiring a control line image for the image object to be moved from the reference line imager; And a displacement measurement unit that transmits a shuttering signal to the reference line imaging unit when the reference line image corresponding to the reference line image is acquired.

또한, 상기 기준 라인촬상부 및 상기 대조 라인촬상부는 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the reference line imaging unit and the control line imaging unit may be arranged in parallel with each other.

또한, 상기 변위측정부는 상기 기준 라인촬상부와 상기 대조 라인촬상부의 이격 간격을 이용하여 상기 촬상대상물의 이동된 거리를 연산하는 것을 특징으로할 수 있다.In addition, the displacement measuring unit may be characterized in that the distance between the reference line imaging unit and the control line imaging unit calculates the moved distance of the object to be imaged.

또한, 상기 변위측정부는 상기 기준 라인촬상부와 상기 대조 라인촬상부의 이격 간격 및 상기 기준 라인영상의 취득시각과 상기 대조 라인영상의 취득시각의 차이를 이용하여 상기 촬상대상물의 이동속도를 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the displacement measurement unit calculates a moving speed of the object to be imaged by using a separation distance between the reference line imager and the reference line imager, and a difference between an acquisition time of the reference line image and an acquisition time of the reference line image. It can be characterized as.

또한, 상기 변위측정부는 상기 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 상기 기준 라인영상과 동일한 경우도 서로 대응되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the displacement measuring unit may be characterized in that the case where the control line image is the same as the reference line image shifted in one direction is determined to correspond to each other.

또한, 상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상의 대응 여부를 판단하기 위한 아날로그XOR 회로를 포함하는 것을 특징으로 하할 수 있다.In addition, the displacement measuring unit may be characterized in that it comprises an analog XOR circuit for determining whether the reference line image and the control line image correspond.

또한, 상기 아날로그XOR 회로는, 드레인(drain)이 전압입력단(

Figure pat00001
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 상기 기준 라인촬상부의 출력(
Figure pat00002
)을 수신하는 NMOS형의 제1트랜지스터; 소스(source)가 상기 제1트랜지스터의 소스와 연결되고, 드레인이 전류출력단(
Figure pat00003
)과 연결되며, 게이트가 상기 대조 라인촬상부의 출력(
Figure pat00004
)을 수신하는 PMOS형의 제2트랜지스터; 드레인(drain)이 상기 제1트랜지스터와 병렬로 전압입력단(
Figure pat00005
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 상기 대조 라인촬상부의 출력(
Figure pat00006
)을 수신하는 NMOS형의 제3트랜지스터; 소스(source)가 상기 제3트랜지스터의 소스와 연결되고, 드레인이 상기 제2트랜지스터와 병렬로 전류출력단(
Figure pat00007
)과 연결되며, 게이트가 상기 기준 라인촬상부의 출력(
Figure pat00008
)을 수신하는 PMOS형의 제4트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the analog XOR circuit, the drain (drain) voltage input terminal (
Figure pat00001
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the reference line imaging unit (
Figure pat00002
), a first transistor of the NMOS type; A source is connected to the source of the first transistor, and the drain is a current output terminal (
Figure pat00003
), and the gate is the output of the contrast line imaging unit (
Figure pat00004
), a second transistor of the PMOS type; The drain (drain) is a voltage input terminal in parallel with the first transistor (
Figure pat00005
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the control line imaging unit (
Figure pat00006
), a third transistor of the NMOS type; A source is connected to the source of the third transistor, and a drain is connected to the current output terminal in parallel with the second transistor (
Figure pat00007
), and the gate is the output of the reference line imaging part (
Figure pat00008
It may be characterized in that it comprises a PMOS-type fourth transistor for receiving ).

또한, 상기 아날로그XOR 회로는, 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상의 대비 시 문턱(threshold)전압에 의한 오류를 방지하기 위해 오프셋을 무효화 시키는 오프셋무효부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the analog XOR circuit may further include an offset invalidating unit for invalidating an offset to prevent an error due to a threshold voltage when the reference line image is compared with the reference line image.

또한, 상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득된 대응되는 대조 라인영상은 대응되지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the displacement measurement unit may be characterized in that it is determined that the corresponding control line image acquired before the predetermined minimum time after acquiring the reference line image does not correspond.

또한, 상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않으면, 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호를 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, if the corresponding control line image is not acquired for a predetermined maximum time after acquiring the reference line image, the displacement measurement unit may transmit a shuttering signal to the reference line image pickup unit.

또한, 상기 대조 라인촬상부는, 상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 촬상대상물에 대해 제1 대조 라인영상을 연속 취득하는 제1 대조 라인촬상부; 및 상기 제1 대조 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 촬상대상물에 대해 제2 대조 라인영상을 연속 취득하는 제2 대조 라인촬상부를 포함하고, 상기 변위측정부는 상기 제1 대조 라인영상 및 상기 제2 대조 라인영상이 상기 기준 라인영상과 대응될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the control line imaging unit, the reference line imaging unit is arranged at a distance, the first control line imaging unit for continuously acquiring a first control line image for the image object; And a second control line imager arranged at a distance from the first control line imager and continuously acquiring a second control line image with respect to the imaged object, wherein the displacement measurement unit includes the first control line image and the When the second reference line image corresponds to the reference line image, a shuttering signal may be transmitted to the reference line imager.

또한, 상기 기준 라인촬상부 및 상기 제1 대조 라인촬상부의 이격 간격과, 상기 제1 대조 라인촬상부 및 상기 제2 대조 라인촬상부의 이격 간격은 서로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the separation distance between the reference line imaging unit and the first contrast line imaging unit and the separation interval between the first contrast line imaging unit and the second contrast line imaging unit may be different from each other.

또한, 상기 기준 라인촬상부 및 상기 대조 라인촬상부는 라인촬상세트를 구성하고, 상기 라인촬상세트가 복수개 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the reference line imaging unit and the control line imaging unit may constitute a line imaging set, and a plurality of the line imaging sets may be arranged.

또한, 복수의 상기 라인촬상세트는 순차 배치, 교차 배치, 직교 배치, 지그재그 배치 중 적어도 하나의 방법으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of line image sets may be characterized in that they are arranged in at least one of sequential arrangement, cross arrangement, orthogonal arrangement, and zigzag arrangement.

또한, 상기 촬상대상물의 직선운동을 지도하기 위해, 상기 기준 라인촬상부의 일측 단부에서 상기 대조 라인촬상부의 일측 단부의 방향으로 돌출 연장되는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in order to direct the linear motion of the imaging object, it may be characterized in that it further comprises a guide extending from one end of the reference line imaging portion to the direction of one end of the control line imaging portion.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법은 기준 라인촬상부가 셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득 단계; 대조 라인촬상부가 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 단계; 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계; 및 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상을 발견하면 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above object, the image acquisition method of acquiring an equally spaced image using the swipe line imaging sensor according to the technical idea of the present invention is an imaging in which the reference line imaging unit moves in one direction when a shuttering signal is received. Obtaining a reference line image for the object; Continuously acquiring a control line image with respect to the imaging object that the control line imaging unit moves from the reference line imaging unit side; A displacement measuring unit contrasting the reference line image and the control line image; And when the displacement measurement unit finds the control line image corresponding to the reference line image, transmitting a shuttering signal to the reference line image pickup unit.

상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계는, 상기 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 상기 기준 라인영상과 동일한 경우도 대비하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of comparing the reference line image and the reference line image by the displacement measurement unit may be characterized in that the reference line image is also the same as the reference line image shifted in one direction.

또한, 상기 대조 라인촬상부가 대조 라인영상을 연속 취득하는 단계 후, 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득된 대응되는 대조 라인영상은 대응되지 않는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, after the step of continuously acquiring the control line image by the control line imaging unit, the displacement measurement unit further comprising the step of determining that the corresponding control line image acquired before the predetermined minimum time after acquiring the reference line image is not compatible. It can be characterized by doing.

또한, 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계 후, 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않으면 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, after the displacement measurement unit compares the reference line image and the control line image to each other, if the displacement measurement unit acquires the reference line image and a corresponding control line image is not acquired for a predetermined maximum time, the reference line image is taken. It may be characterized in that it further comprises the step of transmitting a shuttering signal to the unit.

본 발명에 의한 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법에 따르면,According to an image acquisition system and method for acquiring an equally spaced image using the swipe line imaging sensor according to the present invention,

첫째, 촬상대상물의 이동 속도가 균일하지 않더라도 라인촬상부에서 획득되는 라인영상은 균일한 간격을 가지게 된다.First, even if the moving speed of the object to be imaged is not uniform, the line image obtained from the line imaging unit has a uniform interval.

둘째, 기준 라인촬상부와 대조 라인촬상부의 영상을 대비하여 대응될 때 다음 영상이 촬상되므로, 촬상대상물의 이동 속도를 연산하기 위한 과정이 불필요하다.Second, since the next image is imaged when the reference line imager and the contrast line imager are matched and matched, a process for calculating the moving speed of the object to be imaged is unnecessary.

셋째, 라인영상이 균일한 간격을 가지고 취득되므로, 라인영상들을 단순 병합하는 것으로도 정상적인 이미지를 획득할 수 있게 된다. 따라서 늘어지거나 줄어든 영상을 보정하기 위한 후처리가 불필요하다.Third, since the line images are acquired at uniform intervals, a normal image can be obtained even by simply merging the line images. Therefore, post-processing to correct the stretched or reduced image is unnecessary.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템의 구성도.
도 2는 이 실시예의 이미지 취득 시스템이 기준 라인촬상부에서 대조 라인촬상부 방향으로 이동되는 촬상대상물을 상대로 기준 라인영상 취득 후 대응되는 대조 라인영상이 수신될 때 다음 기준 라인영상이 취득되는 과정을 나타낸 도면.
도 3은 서로 상이한 타이밍에 셔터링 실행되더라도 누적되는 라인영상의 간격은 일정함을 나타내는 그래프.
도 4는 이 실시예의 기준 라인촬상부 및 대조 라인촬상부가 하우징에 배치된 형태를 나타낸 사시도.
도 5는 기준 라인촬상부 및 대조 라인촬상부가 나란히 간격을 가지고 배치되며, 나열된 이미지센서로 구성됨을 나타내는 도면.
도 6은 아날로그XOR 회로가 기준 라인촬상부와 대조 라인촬상부를 연결한 상태를 나타내는 도면.
도 7은 아날로그XOR 회로의 회로도.
도 8은 오프셋무효부의 오프셋 제거 동작을 위한 신호 타이밍을 나타내는 도면.
도 9는 대조 라인촬상부가 복수개로 구성된 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 복수의 라인촬상세트가 배치될 수 있는 다양한 형태를 나타낸 도면.
도 11은 하우징에 가이드가 형성된 실시예를 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법의 순서도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지문인증시스템의 구성도.
도 14는 손가락이 라인촬상부 위를 스와이프(swipe)하는 것을 나타내는 도면.
도 15는 손가락이 라인촬상부 위에 있을 때, 촬상되는 지문의 영역을 나타내는 도면.
도 16은 지문인증시스템의 이미지 조합부가 라인영상을 연결하여 2차원 영상을 생성하는 과정을 나타내는 도면.
도 17은 다른 실시예로서, 손가락이 실린더 위를 스와이프(swipe)하는 것을 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러시스템의 구성도.
도 19는 실제 제작된 지문인증시스템의 모듈을 나타내는 도면.
도 20은 실제 제작된 지문인증시스템에서 취득된 지문영상과 셔터링 신호를 나타내는 그래프를 나타내는 도면.
도 21은 실제 제작된 지문인증시스템에서 손가락의 동일 부위를 여러 차례 촬영한 결과, 모두 동일 특징점이 포함된 것을 나타내는 도면.
1 is a configuration diagram of an image acquisition system for acquiring an equally spaced image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a process in which the image acquisition system of this embodiment acquires a reference line image against an object to be moved in a direction from a reference line imaging unit to a control line imaging unit, and then acquires a next reference line image when a corresponding matching line image is received Drawing shown.
3 is a graph showing that the intervals of accumulated line images are constant even when shuttering is performed at different timings.
4 is a perspective view showing a form in which the reference line imaging unit and the control line imaging unit of this embodiment are disposed in the housing.
5 is a view showing that the reference line imaging unit and the control line imaging unit are arranged side by side at intervals and constituted by the listed image sensors.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which an analog XOR circuit connects a reference line imager and a control line imager.
7 is a circuit diagram of an analog XOR circuit.
8 is a diagram showing signal timing for an offset elimination operation of an offset invalid part.
9 is a view showing an embodiment consisting of a plurality of control line imaging unit.
10 is a view showing various forms in which a plurality of line imaging sets may be arranged.
11 is a perspective view showing an embodiment in which a guide is formed in a housing.
12 is a flowchart of an image acquisition method for acquiring an equally spaced image according to an embodiment of the present invention.
13 is a configuration diagram of a fingerprint authentication system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 14 is a diagram showing that a finger swipes over the line imaging section.
Fig. 15 is a diagram showing an area of a fingerprint to be imaged when a finger is over the line imaging section.
16 is a diagram showing a process of generating a 2D image by connecting a line image by an image combination unit of a fingerprint authentication system.
FIG. 17 is another embodiment, showing that a finger swipes over a cylinder.
18 is a block diagram of a controller system according to an embodiment of the present invention.
19 is a diagram showing a module of a fingerprint authentication system actually manufactured.
FIG. 20 is a graph showing a fingerprint image and a shuttering signal obtained from a fingerprint authentication system actually manufactured.
FIG. 21 is a diagram showing that the same feature points are included as a result of photographing the same part of a finger several times in an actual fingerprint authentication system.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.An image acquisition system and method for acquiring equally spaced images using the swipe line imaging sensor according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be variously changed and can have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, it should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted to have meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스와이프 라인 촬상 센서를 이용하여 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템(100)은 셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득하는 기준 라인촬상부(112)를 포함한다. 기준 라인촬상부(112)와 간격을 두어 배치되고, 기준 라인촬상부(112) 측에서 이동해오는 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 대조 라인촬상부(114)를 포함한다. 기준 라인영상과 대응되는 대조 라인영상이 취득될 때 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호 전송하는 변위측정부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an image acquisition system 100 for acquiring an equally spaced image using a swipe line imaging sensor according to an embodiment of the present invention is a reference for an imaging object moving in one direction when a shuttering signal is received And a reference line imaging unit 112 for acquiring a line image. The reference line imaging unit 112 is spaced apart from the reference line imaging unit 112, and includes a matching line imaging unit 114 for continuously acquiring a control line image for an image object to be moved from the reference line imaging unit 112 side. And a displacement measurement unit 150 that transmits a shuttering signal to the reference line imaging unit 112 when a reference line image corresponding to the reference line image is acquired.

이 실시예는 선형으로 배열되는 이미지 센서를 이용하므로 영상도 선형으로 취득된다. 선형 취득된 영상을 서로 연결하면 2차원의 이미지가 형성된다. 2차원 이미지 생성에 이용되는 영상은 기준 라인영상을 이용하는 것으로 한다.Since this embodiment uses an image sensor arranged in a linear fashion, the image is also acquired in a linear fashion. When the linearly acquired images are connected to each other, a two-dimensional image is formed. It is assumed that an image used for generating a 2D image uses a reference line image.

이 실시예는 어떤 물체를 대상으로 외주면의 패턴 검출을 실시하는 환경에 적용될 수 있다. 하나의 예로서, 지문인증시스템에 적용되는 것이 가능하다. 이때 촬상대상물은 사람의 손가락 지문이 된다.This embodiment can be applied to an environment in which an object is subjected to pattern detection on an outer circumferential surface. As an example, it is possible to be applied to a fingerprint authentication system. At this time, the object to be imaged is a human finger print.

도 2를 참조하면, 이 실시예를 이용하면 등간격의 연속 이미지 취득이 가능하다. 촬상대상물은 기준 라인촬상부(112)에서 대조 라인촬상부(114) 방향으로 이동하는 것으로 가정한다. 촬상대상물을 대상으로 기준 라인촬상부(112)가 촬상(shutter)을 실시하여 기준 라인영상을 취득한다(도 2(a1)). 변위측정부(150)는 취득된 기준 라인영상을 기억한다. 기준 라인영상이 취득된 후 대조 라인촬상부(114)는 연속해서 마주보는 영역을 촬상한다(도 2(b1)). 촬상대상물이 이동하여 마침내 기준 라인영상에 포함된 부위가 대조 라인촬상부(114)에 도달되면 대조 라인영상이 기준 라인영상과 동일하게 된다(도 2(c1)). 이때 변위측정부(150)는 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호를 발신한다. 셔터링 신호를 수신한 기준 라인촬상부(112)는 새로운 기준 라인영상을 촬상하게 되면서 영상을 취득하는 과정이 반복된다(도 2(a2)).Referring to FIG. 2, using this embodiment, continuous image acquisition at equal intervals is possible. It is assumed that the object to be imaged moves from the reference line imager 112 to the control line imager 114. The reference line imaging unit 112 performs imaging on the object to be imaged to obtain a reference line image (FIG. 2(a1)). The displacement measurement unit 150 stores the acquired reference line image. After the reference line image is acquired, the contrast line imaging unit 114 continuously captures the facing area (Fig. 2(b1)). When the object to be imaged moves and the portion included in the reference line image finally reaches the control line imaging unit 114, the control line image becomes the same as the reference line image (FIG. 2(c1)). At this time, the displacement measurement unit 150 transmits a shuttering signal to the reference line imaging unit 112. The reference line imaging unit 112 receiving the shuttering signal captures a new reference line image and repeats the process of acquiring the image (FIG. 2(a2)).

기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)는 일정한 간격(D)으로 이격된 상태이다. 기준 라인영상이 대조 라인촬상부(114)까지 이동된 것으로 확인될 때 촬상이 실시되고, 이 과정이 반복되면 촬상대상물을 일정한 거리단위(D)로 촬영한 라인영상이 획득된다. 이 방법은 촬상대상물의 이동속도를 연산하지 않아도 균일한 거리단위의 라인영상이 획득되기 때문에 별도의 후 처리 없이 획득된 영상을 단순 조합해도 촬상대상물의 온전한 2차원 이미지를 획득할 수 있게 된다. 또한, 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 단순 대비로 구동되기 때문에 별도의 알고리즘 없이 회로 상에서 논리회로를 이용하여 값의 동일성만을 대비하는 것으로 구현할 수 있다.The reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 are spaced apart at regular intervals (D). When it is confirmed that the reference line image has been moved to the control line imaging unit 114, imaging is performed, and if this process is repeated, a line image obtained by photographing the object to be captured at a certain distance unit (D) is obtained. In this method, since a line image of a uniform distance unit is obtained without calculating the moving speed of the object to be imaged, it is possible to obtain an intact two-dimensional image of the object to be imaged by simply combining the images obtained without additional post-processing. In addition, since it is driven by a simple contrast between the reference line imaging unit 112 and the contrasting line imaging unit 114, it can be implemented by contrasting only the equality of values using a logic circuit on a circuit without a separate algorithm.

아울러, 기준 라인영상이 대조 라인촬상부(114)에 동일하게 촬영될 경우가 다음 기준 라인영상이 촬상되는 조건이므로, 도 3과 같이 기준 라인촬상부(112)의 촬상 타이밍이 계속 상이하더라도 획득되는 라인영상의 간격은 서로 균일하게 된다.In addition, since the reference line image is photographed on the control line imaging unit 114 in the same way as the next reference line image is imaged, it is obtained even if the imaging timing of the reference line imaging unit 112 continues to be different as shown in FIG. 3. The intervals of the line images become uniform with each other.

계속해서 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.Subsequently, embodiments of the present invention will be specifically described.

도 4를 참조하면, 기준 라인촬상부(112) 및 대조 라인촬상부(114)는, 이 구성을 지지하는 하우징(180) 상에 서로 나란하게 배치된다. 하우징(180)은 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)가 일정한 간격을 유지할 수 있게 지지하는 기능을 수행한다.4, the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 are arranged side by side on the housing 180 supporting this configuration. The housing 180 functions to support the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 to maintain a constant distance.

기준 라인촬상부(112) 및 대조 라인촬상부(114)의 두께와, 이것의 이격 간격(D)은 반도체 제조 공정을 이용하면 수 마이크로미터 정도로 정밀하게 구현할 수 있다. 정밀하게 제조된 이 실시예를 지문인증시스템에 적용하면, 손가락이 단지 1mm만 이동하더라도 수십 내지 수천 개의 라인영상이 취득되어 정밀한 2차원 이미지의 생성이 가능하게 된다.The thickness of the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114, and the separation distance D thereof, can be accurately realized in a few micrometers by using a semiconductor manufacturing process. When this precisely manufactured embodiment is applied to a fingerprint authentication system, tens to thousands of line images are acquired even if a finger moves only 1 mm, thereby enabling generation of a precise two-dimensional image.

도 5를 참조하면, 기준 라인촬상부(112) 및 대조 라인촬상부(114)는 하나의 픽셀 이미지를 취득하는 이미지 센서가 배열되는 것으로 구성된다. 이 실시예는 이미지센서가 일렬(1×n)로 나열되어 구성되었다. 이와 대응하여 취득되는 기준 라인영상 및 대조 라인영상은 길게 형성된 이미지가 된다. 이미지센서는 2×n, 3×n과 같이 복수열로 구성되는 것도 가능하다.Referring to FIG. 5, the reference line imaging unit 112 and the contrasting line imaging unit 114 are configured such that an image sensor for acquiring one pixel image is arranged. In this embodiment, the image sensors are arranged in a row (1×n). The reference line image and the control line image acquired correspondingly become long formed images. The image sensor may be composed of a plurality of rows such as 2×n and 3×n.

변위측정부(150)는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격(D)을 이용하여 촬상대상물의 이동된 거리를 연산할 수 있다. 대조 라인영상과 대응되는 것으로 확인된 기준 라인영상은 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격된 간격(D)만큼 촬상대상물이 이동되었음을 의미한다. 기준 라인영상이 획득된 수와 이격 간격(D)를 곱하면 용이하게 촬상대상물의 이동 거리가 연산된다.The displacement measuring unit 150 may calculate the moved distance of the object to be imaged by using the separation distance D between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114. The reference line image, which is confirmed to correspond to the control line image, means that the object to be imaged is moved by a spaced apart distance D between the reference line imager 112 and the control line imager 114. If the reference line image is multiplied by the number obtained and the separation distance (D), the moving distance of the object to be captured is easily calculated.

변위측정부(150)는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격(D) 및 기준 라인영상의 취득시각과 대조 라인영상의 취득시각의 차이를 이용하여 촬상대상물의 이동속도를 연산할 수도 있다. 이격 간격(D)에 기준 라인영상의 취득시각과 대조 라인영상의 취득시각의 차이를 나누면 용이하게 촬상대상물의 이동속도가 연산된다. 아울러, 초반의 기준 라인영상의 속도와 후반의 기준 라인영상의 속도를 이용하면 촬상대상물의 가속도를 연산하는 것도 가능하다.The displacement measuring unit 150 uses the separation distance D between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 and the difference between the acquisition time of the reference line image and the acquisition time of the control line image, and You can also calculate the movement speed. By dividing the difference between the acquisition time of the reference line image and the acquisition time of the reference line image at the separation interval D, the moving speed of the image pickup object is easily calculated. In addition, by using the speed of the reference line image in the early stage and the speed of the reference line image in the latter stage, it is also possible to calculate the acceleration of the object to be imaged.

도 6을 참조하면, 이 실시예의 변위측정부(150)는 기준 라인영상과 대조 라인영상의 대응 여부를 판단하기 위한 아날로그XOR 회로를 포함한다. 아날로그XOR 회로는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)에 포함된 이미지센서들 사이에 배치되어 각 라인영상의 대응여부를 판단한다. 예를 들어, 기준 라인촬상부(112)의 n번째 이미지센서와 대조 라인촬상부(114)의 n번째 이미지센서를 아날로그XOR 회로로 연결할 수 있다. 이때 변위측정부(150)는 이미지센서 수에 대응하여 구성된 아날로그XOR 회로들의 비교 값 중 일치로 나타난 값의 총 합이 기 설정된 기준 이상이면 기준 라인영상과 대조 라인영상이 서로 대응되는 것으로 판단하게 된다.Referring to FIG. 6, the displacement measuring unit 150 of this embodiment includes an analog XOR circuit for determining whether a reference line image and a control line image correspond. The analog XOR circuit is disposed between the image sensors included in the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 to determine whether each line image is compatible. For example, the n-th image sensor of the reference line imaging unit 112 and the n-th image sensor of the control line imaging unit 114 may be connected by an analog XOR circuit. At this time, the displacement measurement unit 150 determines that the reference line image and the control line image correspond to each other if the total sum of values indicated by the coincidence among the comparison values of the analog XOR circuits configured corresponding to the number of image sensors is greater than a preset reference. .

변위측정부(150)는 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 기준 라인영상과 동일한 경우도 서로 대응되는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 촬상대상물이 설계적으로 의도된 방향에서 다소 벗어나 이동하더라도 보상할 수 있다. 예를 들어, 지문인증시스템(200)에서 손가락이 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)를 일직선으로 통과하지 않고, 좌측 또는 우측으로 치우쳐 통과하더라도 올바른 대조가 가능하다.The displacement measuring unit 150 may determine that the control line images correspond to each other even when the reference line images shifted in one direction are the same. That is, it is possible to compensate even if the object to be imaged moves slightly out of the intended direction. For example, in the fingerprint authentication system 200, even if a finger does not pass through the reference line imaging unit 112 and the contrast line imaging unit 114 in a straight line, it may be corrected even if it passes to the left or right.

변위측정부(150)는 대조 라인영상의 패턴을 기 설정된 범위만큼 좌측 또는 우측으로 쉬프트하며 기준 라인영상과 비교할 수 있다. 비교 결과, 가장 유사한 결과가 있는 경우, 기준 라인영상과 대조 라인영상이 서로 대응되는 것으로 판단한다.The displacement measurement unit 150 shifts the pattern of the control line image to the left or right by a predetermined range and can compare it with the reference line image. As a result of comparison, if there is the most similar result, it is determined that the reference line image and the control line image correspond to each other.

도면을 참고하면, 이 실시예의 아날로그XOR 회로는 기준 라인촬상부(112)의 이미지센서와 대조 라인촬상부(114)의 이미지센서를 연결할 때, 각 n번째 이미지센서와 연결하고, 아울러 대조 라인촬상부(114) 측에서 n-1번째 및 n+1번째의 이미지센서와도 병렬 연결되는 것으로 실시되었다. 회로의 복잡성을 증가하면 n-2번째 및 n+2번째 이상의 이미지센서도 연결이 가능하다. Referring to the drawings, when the analog XOR circuit of this embodiment connects the image sensor of the reference line imaging unit 112 and the image sensor of the contrast line imaging unit 114, it connects with each nth image sensor, and also contrast line imaging It was implemented by connecting in parallel with the n-1th and n+1th image sensors from the negative 114 side. As the complexity of the circuit increases, it is possible to connect n-2th and n+2th image sensors.

또한, 해상도 향상을 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 수직 공간 해상도는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격 거리에 의해 결정된다. 이 실시예는 변위측정부(150)가 생성한 셔터링 신호를 PLL을 이용하여 보간한다. PLL을 이용하여 보간된 셔터링 신호에 의해 기준 라인촬상부(112)는 더 높은 빈도로 촬영이 실시되어 보다 높은 해상도의 영상을 취득할 수 있게 된다.In addition, a configuration for improving resolution may be further included. The vertical spatial resolution is determined by the separation distance between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114. In this embodiment, the shuttering signal generated by the displacement measuring unit 150 is interpolated using a PLL. The reference line imaging unit 112 is photographed at a higher frequency by the shuttering signal interpolated using the PLL, so that a higher resolution image can be acquired.

도 7을 참조하면, 이 실시예의 아날로그XOR 회로는 드레인(drain)이 전압입력단(

Figure pat00009
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 기준 라인촬상부(112)의 출력(
Figure pat00010
)을 수신하는 NMOS형의 제1트랜지스터(151); 소스(source)가 제1트랜지스터(151)의 소스와 연결되고, 드레인이 전류출력단(
Figure pat00011
)과 연결되며, 게이트가 대조 라인촬상부(114)의 출력(
Figure pat00012
)을 수신하는 PMOS형의 제2트랜지스터(152); 드레인(drain)이 제1트랜지스터(151)와 병렬로 전압입력단(
Figure pat00013
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 대조 라인촬상부(114)의 출력(
Figure pat00014
)을 수신하는 NMOS형의 제3트랜지스터(153); 소스(source)가 제3트랜지스터(153)의 소스와 연결되고, 드레인이 제2트랜지스터(152)와 병렬로 전류출력단(
Figure pat00015
)과 연결되며, 게이트가 기준 라인촬상부(112)의 출력(
Figure pat00016
)을 수신하는 PMOS형의 제4트랜지스터(154)를 포함한다.Referring to FIG. 7, in the analog XOR circuit of this embodiment, the drain has a voltage input terminal (
Figure pat00009
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the reference line imaging unit 112 (
Figure pat00010
), the first transistor 151 of the NMOS type; The source is connected to the source of the first transistor 151, and the drain is the current output terminal (
Figure pat00011
), and the gate is the output of the contrast line imaging unit 114 (
Figure pat00012
) PMOS-type second transistor 152 for receiving; The drain (drain) is a voltage input terminal in parallel with the first transistor (151) (
Figure pat00013
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the control line imager 114 (
Figure pat00014
), a third transistor 153 of the NMOS type; The source is connected to the source of the third transistor 153, and the drain is the current output terminal in parallel with the second transistor 152 (
Figure pat00015
), and the gate is the output of the reference line imaging unit 112 (
Figure pat00016
), and a fourth transistor 154 of the PMOS type.

즉, 기준 라인촬상부(112)의 출력(

Figure pat00017
)은 제1트랜지스터(151) 및 제4트랜지스터(154)의 게이트에 입력되고, 대조 라인촬상부(114)의 출력(
Figure pat00018
)은 제2트랜지스터(152) 및 제3트랜지스터(153)의 게이트에 입력된다.That is, the output of the reference line imaging unit 112 (
Figure pat00017
) Is input to the gates of the first transistor 151 and the fourth transistor 154, and the output of the contrast line imaging unit 114 (
Figure pat00018
) Is input to the gates of the second transistor 152 and the third transistor 153.

아날로그XOR 회로는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 전압 차이의 제곱 값(

Figure pat00019
)에 비례하여 전류(
Figure pat00020
)를 출력한다. 아날로그XOR 회로는 제1트랜지스터(151) 및 제2트랜지스터(152)로 구성되는 좌측 가지(branch)와, 제3트랜지스터(153) 및 제4트랜지스터(154)로 구성되는 우측 가지를 가진다. 좌측 가지는 제1트랜지스터(151) 및 제2트랜지스터(152)가 모두 ON 되고,
Figure pat00021
의 조건이 만족되는 경우 전류가 흐르게 한다. 우측 가지는 제3트랜지스터(153) 및 제4트랜지스터(154)가 모두 ON 되고,
Figure pat00022
의 조건이 만족되는 경우 전류가 흐르게 한다. 이때,
Figure pat00023
는 제2트랜지스터(152) 및 제4트랜지스터(154)의 역치전압이고,
Figure pat00024
은 제1트랜지스터(151) 및 제3트랜지스터(153)의 역치전압이다. 즉, 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 출력이 어떤 가지에서든
Figure pat00025
만큼 차이가 있으면 해당 가지는 ON 된다.The analog XOR circuit is the square value of the voltage difference between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 (
Figure pat00019
) Proportional to the current (
Figure pat00020
). The analog XOR circuit has a left branch composed of a first transistor 151 and a second transistor 152, and a right branch composed of a third transistor 153 and a fourth transistor 154. The left branch has both the first transistor 151 and the second transistor 152 turned on,
Figure pat00021
When the condition of is satisfied, current flows. On the right branch, the third transistor 153 and the fourth transistor 154 are both turned on,
Figure pat00022
When the condition of is satisfied, current flows. At this time,
Figure pat00023
Is a threshold voltage of the second transistor 152 and the fourth transistor 154,
Figure pat00024
Is a threshold voltage of the first transistor 151 and the third transistor 153. That is, the outputs of the reference line imaging unit 112 and the contrast line imaging unit 114 are from any branch.
Figure pat00025
If there is much difference, the branch is turned on.

어느 하나의 가지가 ON 되면, 해당 가지의 트랜지스터는 포화 영역에 있게 되고, 트랜지스터 포화 영역의 식에 의해 수학식1의 관계를 가지는 전류(

Figure pat00026
)가 흐르게 된다.When any one branch is ON, the transistor of the branch is in the saturation region, and the current having the relationship of Equation 1 by the expression of the transistor saturation region (
Figure pat00026
) Flows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00027
Figure pat00027

이때, K는 임의의 비례 상수이다. 즉, 어느 하나의 가지가 ON 된 이후에는 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 출력전압 차이의 제곱에 비례하여 전류가 증가한다.At this time, K is an arbitrary proportional constant. That is, after any one branch is turned on, the current increases in proportion to the square of the output voltage difference between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114.

또한, 이 실시예의 아날로그XOR 회로는 기준 라인영상과 대조 라인영상의 대비 시 문턱(threshold)전압에 의한 오류를 방지하기 위해 오프셋을 무효화 시키는 오프셋무효부를 더 포함한다. 오프셋무효부는 제1트랜지스터 내지 제4트랜지스터의 각 게이트에 연결되는 커패시터(

Figure pat00028
)와, 각 게이트와 드레인을 연결하는 스위치(
Figure pat00029
,
Figure pat00030
)을 포함한다.In addition, the analog XOR circuit of this embodiment further includes an offset invalidating section that invalidates the offset to prevent an error due to a threshold voltage when the reference line image and the contrast line image are compared. The offset invalid portion is a capacitor connected to each gate of the first transistor to the fourth transistor (
Figure pat00028
) And switches connecting each gate and drain (
Figure pat00029
,
Figure pat00030
).

트랜지스터의 게이트와 드레인이 스위치(

Figure pat00031
,
Figure pat00032
)에 의해 연결되면 피드백이 형성되고, 이때 일정한 전류(
Figure pat00033
)가 흐르게 되면 게이트 전압(
Figure pat00034
)과 소스 전압(
Figure pat00035
)의 차이가 오프셋 전압이 포함된 전류(
Figure pat00036
)를 흐르게 한다. 트랜지스터의 포화영역 동작 식
Figure pat00037
에서,
Figure pat00038
Figure pat00039
가 확정되면
Figure pat00040
가 결정될 수 있게 된다.
Figure pat00041
의 값은
Figure pat00042
의 오차가 고려되어 자동으로 설정된다.The gate and drain of the transistor are switched (
Figure pat00031
,
Figure pat00032
) To form a feedback, where a constant current (
Figure pat00033
) Flows, the gate voltage (
Figure pat00034
) And source voltage (
Figure pat00035
The difference between) is the current that contains the offset voltage (
Figure pat00036
). Saturation region operation formula of transistor
Figure pat00037
in,
Figure pat00038
Wow
Figure pat00039
Is confirmed
Figure pat00040
Can be determined.
Figure pat00041
The value of
Figure pat00042
The error of is taken into account and set automatically.

도 8은 오프셋무효부의 오프셋 제거 동작을 위한 타이밍을 나타낸 도면이다. 기준 라인촬상부(112,

Figure pat00043
)와 대조 라인촬상부(114,
Figure pat00044
)의 출력이 입력될 때 개별적으로 오프셋 제거가 실시된다. 제1트랜지스터(151) 및 제4트랜지스터(154)는 동일 타이밍에 오프셋을 제거하고, 제2트랜지스터(152) 및 제3트랜지스터(153)는 동일 타이밍에 오프셋을 제거한다. 오프셋 제거 시, 전류(
Figure pat00045
)와 소스 전압(
Figure pat00046
)을 고정(
Figure pat00047
)하고, 스위치(
Figure pat00048
,
Figure pat00049
)가 게이트와 드레인을 연결하여 게이트 전압(
Figure pat00050
)이 자동으로 설정되게 한다. 게이트 전압(
Figure pat00051
)과 기준 라인촬상부(112) 또는 대조 라인촬상부(114)의 출력 전압의 차가 커패시터(
Figure pat00052
)에 저장되어,
Figure pat00053
의 부정확성에 관계없이 입력전압(
Figure pat00054
,
Figure pat00055
)의 변화는 출력 전류(
Figure pat00056
)의 일정한 변화로 나타나게 된다.8 is a view showing a timing for the offset removal operation of the offset invalid portion. Reference line imaging section (112,
Figure pat00043
) And contrast line imaging section (114,
Figure pat00044
), the offset removal is performed individually when the output is input. The first transistor 151 and the fourth transistor 154 remove the offset at the same timing, and the second transistor 152 and the third transistor 153 remove the offset at the same timing. When removing offset, current(
Figure pat00045
) And source voltage (
Figure pat00046
Fixed)
Figure pat00047
) And switch (
Figure pat00048
,
Figure pat00049
) Connects the gate and drain to the gate voltage (
Figure pat00050
) Is set automatically. Gate voltage (
Figure pat00051
) And the difference between the output voltage of the reference line imaging section 112 or the control line imaging section 114 is a capacitor (
Figure pat00052
),
Figure pat00053
Regardless of the inaccuracy of
Figure pat00054
,
Figure pat00055
) Changes the output current (
Figure pat00056
).

변위측정부(150)는 기준 라인영상이 지나가기 전 매우 유사한 이미지가 대조 라인촬영부에서 촬상되는 제1경우, 기준 라인영상에 포함된 검출대상물의 영역이 대조 라인촬영부를 지나친 것을 인식하지 못하는 제2경우에 오류를 발생할 수 있다. 제1경우가 발생되면 획득되는 라인영상의 간격이 균일하지 않은 문제가 초래된다. 제2경우가 발생되면 변위측정부(150)가 기준 라인영상과 대조 라인영상을 계속 대비하기만 하는 루프에 빠져 라인영상의 취득이 중단된다.In the first case in which a very similar image is captured by the control line imaging unit before the reference line image passes, the displacement measurement unit 150 may not recognize that the area of the detection object included in the reference line image has passed the control line imaging unit. An error can occur in 2 cases. When the first case occurs, a problem occurs in that the interval between the acquired line images is not uniform. When the second case occurs, the displacement measurement unit 150 falls into a loop that only continues to prepare the reference line image and the contrast line image, and the acquisition of the line image is stopped.

제1경우를 방지하기 위해, 변위측정부(150)는 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득되는 대조 라인영상은 모두 대응되지 않는 것으로 판단한다. 예를 들어, 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격이 100μm인 경우, 최소시간은 100μs가 될 수 있다. 최소시간은 촬상대상물에서 발생되기 곤란한 시간으로 설정되는 것이 바람직하다. 지문을 인식하는 경우, 손가락의 이동 속도가 1m/s 이상 되는 것은 대단이 어려울 것이다.In order to prevent the first case, the displacement measuring unit 150 determines that all of the control line images acquired before the predetermined minimum time after acquiring the reference line images are not supported. For example, when the separation distance between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 is 100 μm, the minimum time may be 100 μs. It is preferable that the minimum time is set to a time that is unlikely to occur in the image pickup object. In the case of recognizing a fingerprint, it will be difficult for a finger to have a movement speed of 1 m/s or more.

또한, 제2경우를 방지하기 위해, 변위측정부(150)는 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않으면, 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호를 전송한다. 예를 들어, 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격이 100μm인 경우, 최대시간은 1ms가 될 수 있다. 최대시간 후 강제로 셔터링 신호가 전송되면 기준 라인영상 획득 및 대비 과정이 다시 시작되어 영상 획득이 완전히 중단되는 상황을 방지할 수 있게 된다.In addition, in order to prevent the second case, the displacement measurement unit 150 transmits a shuttering signal to the reference line imaging unit 112 if the corresponding line image is not acquired for a predetermined maximum time after acquiring the reference line image. do. For example, when the separation interval between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 is 100 μm, the maximum time may be 1 ms. When the shuttering signal is forcibly transmitted after the maximum time, the reference line image acquisition and contrast process is restarted, thereby preventing a situation in which image acquisition is completely stopped.

도 9를 참조하면, 다른 실시예의 대조 라인촬상부(114)는 기준 라인촬상부(112)와 간격(D1)을 두어 배치되고, 촬상대상물에 대해 제1 대조 라인영상을 연속 취득하는 제1 대조 라인촬상부(114); 및 제1 대조 라인촬상부(114)와 간격(D2)을 두어 배치되고, 촬상대상물에 대해 제2 대조 라인영상을 연속 취득하는 제2 대조 라인촬상부(114)를 포함할 수 있다. 이때 변위측정부(150)는 제1 대조 라인영상 및 제2 대조 라인영상이 기준 라인영상과 대응될 때 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호 전송하는 것으로 실시된다. 제1 대조 라인영상이 기준 라인영상과 대응되는 것으로 판단되었을 때, 제2 대조 라인영상으로 재확인이 실시될 수 있다. 또한, 적어도 2회의 기준 라인영상을 대비할 수 있는 기회가 발생되므로, 위 제2경우의 발생을 최소화 할 수 있게 된다.Referring to FIG. 9, the contrast line imaging unit 114 according to another embodiment is arranged at a distance D1 from the reference line imaging unit 112, and the first contrast to continuously acquire the first contrast line image with respect to the imaged object Line imaging unit 114; And a second collating line imaging unit 114 arranged at a distance D2 from the first collating line imaging unit 114 and continuously acquiring a second collating line image for the object to be imaged. At this time, the displacement measurement unit 150 is implemented by transmitting a shuttering signal to the reference line image capturing unit 112 when the first and second control line images correspond to the reference line image. When it is determined that the first control line image corresponds to the reference line image, re-confirmation may be performed with the second control line image. In addition, since the opportunity to prepare at least two reference line images is generated, it is possible to minimize the occurrence of the second case.

기준 라인촬상부(112) 및 제1 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격(D1)과, 제1 대조 라인촬상부(114) 및 제2 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격(D2)은 서로 상이할 수 있다.The separation distance D1 between the reference line imaging unit 112 and the first control line imaging unit 114 and the separation interval D2 between the first contrast line imaging unit 114 and the second contrast line imaging unit 114 Can be different from each other.

도 10을 참조하면, 다른 실시예로서, 기준 라인촬상부(112) 및 대조 라인촬상부(114)가 라인촬상세트(110)를 구성하고, 라인촬상세트(110)가 하우징(180) 상에 복수개 배치되는 것으로 실시될 수 있다.Referring to FIG. 10, as another embodiment, the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 constitute a line imaging set 110, and the line imaging set 110 is on the housing 180. It can be implemented as being arranged in plural.

복수의 라인촬상세트(110)는 순차 배치, 교차 배치, 직교 배치, 지그재그 배치, 원형 배치 중 적어도 하나의 방법으로 배치될 수 있다.The plurality of line imaging sets 110 may be arranged in at least one of sequential arrangement, cross arrangement, orthogonal arrangement, zigzag arrangement, and circular arrangement.

도 10(a)는 순차 배치의 실시예이다. 라인촬상세트(110)가 위아래에 나란히 배치되었다. 라인촬상세트(110)가 복수개로 구성되면, 기준 라인촬상부(112)의 촬영 후 대조 라인촬상부(114)의 이격 간격만큼의 영상을 획득할 수 없었던 문제를 해소할 수 있게 된다.Fig. 10(a) is an embodiment of sequential arrangement. The line imaging set 110 was arranged side by side at the top and bottom. When the line imaging set 110 is composed of a plurality, it is possible to solve the problem that it was not possible to acquire an image as much as the separation interval of the contrast line imaging unit 114 after the reference line imaging unit 112 is photographed.

도 10(b)는 교차 배치의 실시예이다. (b)는 상부에 각 라인촬상세트(110)의 기준 라인촬상부(112a, 112b)가 먼저 배치되고, 하부에 각 대조 라인촬상부(114a, 114b)가 배치되는 것으로 실시되었다.Fig. 10(b) is an embodiment of the cross arrangement. In (b), the reference line imaging units 112a and 112b of each line imaging set 110 are disposed first, and each of the control line imaging units 114a and 114b is disposed below.

도 10(c)는 직교 배치의 실시예이다. (c)는 두 개의 라인촬상세트(110)가 서로의 중간부위에서 직교하게 배치되었다. 이러한 직교 배치 방식이 적용되면 촬상대상물이 어떠한 방향으로 이동하여도 영상을 취득할 수 있게 되는 장점이 있다. 직교 배치된 라인촬상세트(110)를 이용하면 조이스틱의 방향 컨트롤 버튼으로도 이용 가능해진다.10(c) is an embodiment of an orthogonal arrangement. In (c), the two line imaging sets 110 are arranged orthogonally in the middle of each other. When such an orthogonal arrangement method is applied, there is an advantage in that an image can be acquired even if the object to be imaged moves in any direction. If the orthogonally arranged line imaging set 110 is used, it can also be used as a joystick direction control button.

도 10(d)는 직교 배치의 다른 실시예이다. (d)는 중앙의 라인촬상세트(110) 양 옆에 다른 라인촬상세트(110)가 직교하게 배치되어 H자를 형성하는 것이 특징이다. 직교 배치는 4개의 라인촬상세트(110)가 서로의 양 끝단에서 직교하게 배치되어 사각형을 이루는 것으로도 실시될 수 있다.10(d) is another embodiment of the orthogonal arrangement. (d) is characterized in that the other line imaging sets 110 are orthogonally arranged on both sides of the center line imaging set 110 to form an H-shape. The orthogonal arrangement may also be implemented as four line imaging sets 110 arranged orthogonally at both ends of each other to form a square.

도 10(e)는 지그재그(zigzag) 배치의 실시예이다. (e)는 제1라인촬상세트(110a)의 일단에서 제2라인촬상세트(110b)가 예각을 이루면서 배치되고, 제3라인촬상세트(110c)도 제2라인촬상세트(110b)와 예각을 이루면서 배치된 것이 특징이다.Figure 10 (e) is an embodiment of a zigzag (zigzag) arrangement. In (e), the second line imaging set 110b is disposed at an acute angle at one end of the first line imaging set 110a, and the third line imaging set 110c also has an acute angle with the second line imaging set 110b. It is characterized by being arranged while forming.

도 10(f)는 원형 배치의 실시예이다. (f)는 외주면에 기준 라인촬상부(112)가 호를 그리며 배치되고, 내주면에 대응되는 형상의 대조 라인촬상부(114)가 배치된 것이 특징이다.10(f) is an embodiment of a circular arrangement. (f) is characterized in that the reference line imaging section 112 is arranged in an arc on the outer circumferential surface, and the contrast line imaging section 114 having a shape corresponding to the inner circumferential surface is arranged.

라인촬상세트(110)의 여러 배치 예를 설명했으나, 배치 방법은 실시 방법이나 적용 환경에 따라 다양할 수 있음이 자명하다.Although various arrangement examples of the line imaging set 110 have been described, it is obvious that the arrangement method may vary according to an implementation method or an application environment.

먼약, 촬상대상물의 패턴이 라인영상의 방향과 직교할 경우 정상구동이 어려울 수 있다. 예를 들어, 지문패턴 중 라인촬상세트(110)와 직교하게 형성된 구간이 있다면, 변위측정부(150)가 해당 구간에서 대조 라인영상이 계속 대응되는 것으로 오판할 수 있다. 이때, 직교 배치, 지그재그 배치, 원형 배치 등의 방법으로 배치된 라인촬상세트(110)가 적용된다면 위의 문제가 해소될 수 있게 된다.In the long run, if the pattern of the object to be imaged is orthogonal to the direction of the line image, normal driving may be difficult. For example, if there is a section formed orthogonally to the line imaging set 110 among the fingerprint patterns, the displacement measurement unit 150 may misinterpret that the control line image continues to correspond in the section. At this time, the above problems can be solved if the line imaging set 110 arranged in a method such as orthogonal arrangement, zigzag arrangement, circular arrangement, or the like is applied.

복수의 라인촬상세트(110)가 구성되는 경우, 변위측정부(150)는 복수의 라인촬상세트(110) 중 어느 하나에서 기준 라인영상과 대조 라인영상이 대응될 때 셔터링 신호를 전송할 수 있다. 또한, 복수의 라인촬상세트(110) 모두에서 기준 라인영상과 대조 라인영상이 대응될 때에만 셔터링 신호를 전송할 수도 있다.When a plurality of line imaging sets 110 are configured, the displacement measurement unit 150 may transmit a shuttering signal when a reference line image and a control line image correspond to any one of the plurality of line imaging sets 110. . In addition, the shuttering signal may be transmitted only when the reference line image and the control line image correspond in all of the plurality of line image sets 110.

도 11을 참조하면, 촬상대상물의 직선운동을 지도하기 위해, 기준 라인촬상부(112)의 일측 단부에서 대조 라인촬상부(114)의 일측 단부의 방향으로 돌출 연장되는 가이드(182)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 가이드(182)는 하우징(180)의 라인촬상부(112, 114) 양편에 라인촬상부들과 직교한 방향으로 연장되는 것으로 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 하우징(180)의 라인촬상부(112, 114)가 배치된 부위가 라인촬상부와 직교한 방향으로 요입되는 것으로도 가이드(182)의 형성이 가능하다.Referring to FIG. 11, in order to direct the linear motion of the imaged object, a guide 182 that protrudes from one end of the reference line imaging unit 112 to the direction of one end of the control line imaging unit 114 is further included. can do. As illustrated, the guide 182 may be formed to extend in a direction orthogonal to the line imaging units on both sides of the line imaging units 112 and 114 of the housing 180. As another embodiment, it is possible to form the guide 182 even if the portion in which the line imaging units 112 and 114 of the housing 180 are disposed is recessed in a direction perpendicular to the line imaging unit.

이어서, 본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법을 설명한다.Next, an image acquisition method for acquiring an equally spaced image according to an embodiment of the present invention will be described.

도 12를 참조하면, 이 실시예는 기준 라인촬상부(112)가 셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득 단계(S120); 대조 라인촬상부(114)가 기준 라인촬상부(112) 측에서 이동해오는 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 단계(S130); 변위측정부(150)가 기준 라인영상과 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계(S150); 및 변위측정부(150)가 기준 라인영상과 대응되는 대조 라인영상을 발견하면 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호 전송하는 단계(S160)를 포함한다.Referring to FIG. 12, this embodiment includes a step of acquiring a reference line image for an image object to be moved in one direction when the reference line imaging unit 112 receives a shuttering signal (S120); A step in which the control line imaging unit 114 continuously acquires a control line image with respect to the object to be imaged moving from the reference line imaging unit 112 (S130); The displacement measuring unit 150 contrasts the reference line image and the contrast line image (S150); And when the displacement measurement unit 150 finds a control line image corresponding to the reference line image, transmitting a shuttering signal to the reference line imaging unit 112 (S160).

S150 단계는, 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 기준 라인영상과 동일한 경우도 대비하는 것을 특징으로 한다.In step S150, the case where the control line image is the same as the reference line image shifted in one direction is also contrasted.

S130 단계 후, 변위측정부(150)가 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득된 대응되는 대조 라인영상은 대응되지 않는 것으로 판단하는 단계(S140)를 더 포함한다.After step S130, the displacement measuring unit 150 further includes a step of determining that the corresponding control line image acquired before the preset minimum time after acquiring the reference line image is not corresponding (S140).

S150 단계에서 기준 라인영상과 대조 라인영상이 서로 대응하지 않는 것으로 판단된 경우, 변위측정부(150)가 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않았으면 기준 라인촬상부(112)에 셔터링 신호를 전송하는 단계(S170)를 더 포함한다.If it is determined in step S150 that the reference line image and the control line image do not correspond to each other, the displacement measurement unit 150 acquires the reference line image, and if the corresponding control line image is not acquired for a preset maximum time, the reference line image is taken. Further comprising the step of transmitting the shuttering signal to the unit 112 (S170).

이 실시예의 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법은 앞서 설명된 이미지 취득 시스템(100)의 세부 특징을 함께 포함할 수 있다.The image acquisition method for acquiring an equally spaced image of this embodiment may include detailed features of the image acquisition system 100 described above.

이어서, 본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템(100)을 포함하는 지문인증시스템(200)을 설명한다.Next, a fingerprint authentication system 200 including an image acquisition system 100 for acquiring equally spaced images according to an embodiment of the present invention will be described.

도 13을 참조하면, 지문인증시스템(200)은 기준 라인촬상부(112), 대조 라인촬상부(114) 및 변위측정부(150)를 포함하는 이미지 취득 시스템(100); 기준 라인촬상부(112)의 셔터링으로 획득된 라인영상을 조합하여 2차원 이미지를 생성하는 이미지 조합부(210); 이미지 조합부(210)가 생성한 2차원 이미지를 기 저장된 지문이미지와 대조하여 유사 정도를 판단하는 지문정보 대조부(220)를 포함한다.Referring to FIG. 13, the fingerprint authentication system 200 includes an image acquisition system 100 including a reference line imaging unit 112, a control line imaging unit 114, and a displacement measurement unit 150; An image combination unit 210 for generating a two-dimensional image by combining line images obtained by shuttering of the reference line imaging unit 112; It includes a fingerprint information matching unit 220 to determine the similarity by comparing the two-dimensional image generated by the image combination unit 210 with a previously stored fingerprint image.

도 14 및 도 15를 참조하면, 사용자가 라인촬상부(112, 114)에 손가락을 대고 스와이프(swipe) 동작을 하면, 기준 라인촬상부(112)가 일정한 간격의 지문 라인영상을 취득하게 된다.14 and 15, when a user swipes a finger on the line imaging units 112 and 114, the reference line imaging unit 112 acquires a fingerprint line image at regular intervals. .

도 16을 참조하면, 이미지 조합부(210)는 기준 라인촬상부(112)가 취득한 라인영상을 연결하여 하나의 2차원 이미지를 생성한다. 라인영상이 일정한 거리 단위로 취득된 상태이기 때문에 단순 연결하여도 이미지가 줄어들거나 늘어나는 영역이 발생되지 않는다.Referring to FIG. 16, the image combination unit 210 connects the line images acquired by the reference line imaging unit 112 to generate one two-dimensional image. Since the line image is acquired in a certain distance unit, even if it is simply connected, an image shrinking or stretching area is not generated.

도 17은 다른 실시예로서, 이미지 취득 시스템(100)에 손가락의 스와이프에 의해 회전하는 실린더(117)를 이용하여 손가락의 이동 속도를 검출한다. 다른 실시예의 이미지 취득 시스템(100)은 하우징(180); 하우징(180) 내에 회전 가능하게 결합되며, 하우징(180) 표면에 일측면이 드러나게 배치되는 투명한 실린더(117); 상기 실린더(117)의 일측에서 상기 하우징(180) 표면에 드러난 방향으로 광을 조사하는 조명부(111), 상기 하우징(180) 표면에 드러난 상기 실린더(117)의 일측에 반사된 상기 조명부(111)의 광을 수신하여 영상을 취득하는 연속촬상부(115)를 포함한다.17 is another embodiment, the image acquisition system 100 uses a cylinder 117 rotated by a swipe of a finger to detect the movement speed of the finger. The image acquisition system 100 of another embodiment includes a housing 180; A transparent cylinder 117 rotatably coupled in the housing 180 and disposed on one surface of the housing 180 to be exposed; An illumination unit 111 irradiating light in a direction exposed on the surface of the housing 180 from one side of the cylinder 117, and the illumination unit 111 reflected on one side of the cylinder 117 exposed on the surface of the housing 180 It includes a continuous imaging unit 115 for receiving the light of the image acquisition.

이 실시예는 사용자가 하우징(180)에 드러난 실린더(117)에 손가락을 올리고 스와이프하면 실린더(117)가 회전하게 되고, 연속촬상부(115)가 실린더(117)와 접촉된 손가락의 영상을 촬영한다. 특히, 연속촬상부(115)는 실린더(117)가 회전하는 속도에 대응하여 촬영 속도를 제어한다.In this embodiment, when the user raises and swipes a finger on the cylinder 117 exposed on the housing 180, the cylinder 117 rotates, and the continuous imaging unit 115 displays an image of a finger contacting the cylinder 117. Take a picture. In particular, the continuous imaging unit 115 controls the shooting speed in response to the speed at which the cylinder 117 rotates.

이미지 조합부(210)는 실린더(117)의 회전 속도에 대응하여 연속촬상부(115)가 촬영한 영상들을 배열함으로써 2차원 이미지를 생성할 수 있게 된다.The image combination unit 210 may generate a two-dimensional image by arranging images captured by the continuous imaging unit 115 in response to the rotational speed of the cylinder 117.

이어서, 본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템(100)을 포함하는 컨트롤러시스템(300)을 설명한다.Next, a controller system 300 including an image acquisition system 100 for acquiring equally spaced images according to an embodiment of the present invention will be described.

이미지 취득 시스템(100)은 손가락이 라인촬상부 위를 이동하는 동안 셔터링 신호를 전송한다. 이것을 이용하면 높은 민감도의 스크롤러(scroller)를 만들 수 있다. 기준 라인촬상부(112)와 대조 라인촬상부(114)의 간격이 50μm면 손가락이 50μm를 이동할 때마다 셔터링 신호가 발생된다. 이는 손가락의 미세한 움직임만으로도 적어도 수십 회의 셔터링 신호가 발생됨을 의미한다. 발생된 셔터링 신호의 간격, 횟수, 일정 시간동안의 발생량 등을 컨트롤신호(control signal)로 이용하면 고정밀 컨트롤러로 이용할 수 있다.The image acquisition system 100 transmits a shuttering signal while the finger moves over the line imaging unit. Using this, you can make a highly sensitive scroller. If the distance between the reference line imaging unit 112 and the control line imaging unit 114 is 50 μm, a shuttering signal is generated whenever a finger moves 50 μm. This means that at least dozens of shuttering signals are generated with only a slight movement of a finger. If the interval, number of times of generated shuttering signal, and the amount of occurrence during a certain time are used as a control signal, it can be used as a high-precision controller.

도 18을 참조하면, 컨트롤러시스템(300)은 기준 라인촬상부(112), 대조 라인촬상부(114) 및 변위측정부(150)를 포함하는 이미지 취득 시스템(100); 이미지 취득 시스템(100)의 변위측정부(150)가 연산한 손가락의 이동 거리 또는 이동 속도를 이용하거나, 이미지 취득 시스템(100)의 변위측정부(150)가 발생시킨 셔터링 신호 패턴을 이용하여 손가락의 이동 벡터 및 속도를 연산하는 변조량산출부(310); 변조량산출부(310)가 연산한 손가락의 이동 벡터 및 속도를 이용하여 대응되는 컨트롤신호를 출력하는 컨트롤신호생성부(320)를 포함한다.Referring to FIG. 18, the controller system 300 includes an image acquisition system 100 including a reference line imaging unit 112, a control line imaging unit 114, and a displacement measurement unit 150; Using the movement distance or movement speed of the finger calculated by the displacement measurement unit 150 of the image acquisition system 100, or by using the shuttering signal pattern generated by the displacement measurement unit 150 of the image acquisition system 100 A modulation amount calculating unit 310 that calculates a moving vector and speed of a finger; It includes a control signal generator 320 for outputting a corresponding control signal using the motion vector and speed of the finger calculated by the modulation amount calculating unit 310.

컨트롤신호생선부가 출력하는 컨트롤신호에는 디스플레이에 조회되는 영상을 상방 또는 하방으로 스크롤 시키는 스크롤 신호, 상하좌우 방향키에 대응되는 방향키 신호 등이 포함된다.The control signal output from the control signal fisher includes a scroll signal for scrolling an image searched on the display upward or downward, and a direction key signal corresponding to the up, down, left, and right direction keys.

본 발명의 실시예에 따른 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템 및 방법은 촬상대상물의 이동 속도를 연산하지 않아도 균일 간격의 라인영상이 취득된다. 따라서 라인영상을 조합하여 2차원 영상을 생성하면 이미지에서 늘어나거나 줄어든 부위가 없어 보정을 위한 후처리도 불필요하다. 촬상대상물의 2차원 이미지 생성을 위한 연산 구성이 최소한으로 필요하기 때문에 초소형, 초절전형으로 구현이 가능하다. 따라서 휴대기기 뿐만 아니라, 각종 웨어러블 기기, 학용품, 금고, 소형 자물쇠 등에도 지문인증시스템(200)을 적용할 수 있게 된다. 특히, 라인촬상부가 나노미터 내지 마이크로미터의 두께로 형성될 수 있기 때문에 종래에 적용되기 어려웠던 환경에도 지문인증시스템(200)을 적용할 수 있게 된다.In an image acquisition system and method for acquiring an equally spaced image according to an embodiment of the present invention, a line image with a uniform interval is obtained without calculating the moving speed of the object. Therefore, when a 2D image is generated by combining line images, there is no stretched or reduced area in the image, so post-processing for correction is not necessary. Since the computational configuration for generating a two-dimensional image of an object to be imaged is minimal, it is possible to implement it in a very small size and a very low power type. Accordingly, the fingerprint authentication system 200 can be applied to not only portable devices, but also various wearable devices, school supplies, safes, and small locks. In particular, since the line imaging unit may be formed to a thickness of nanometers to micrometers, the fingerprint authentication system 200 can be applied to an environment that has been difficult to apply in the past.

실험 예.Experimental example.

도 19를 참조하면, 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템(100)이 적용된 칩 및 그것으로부터 영상을 취득하는 모듈을 제작하였다.Referring to FIG. 19, a chip to which an image acquisition system 100 for acquiring equally spaced images is applied and a module for acquiring images from it are manufactured.

이미지 취득 시스템(100)이 적용된 칩에 손가락이 직접 접촉되는 것을 방지하고, 균일한 지문 이미지를 획득하기 위해, (a)는 칩 위에 평면의 유리면을 결합하고, (b)는 반구형의 유리면을 결합하였다.In order to prevent a finger from directly contacting a chip to which the image acquisition system 100 is applied, and to obtain a uniform fingerprint image, (a) joins a planar glass surface on the chip, and (b) joins a hemispherical glass surface Did.

도 20은 칩에 손가락을 스와이프 했을 때 발생된 셔터링 신호의 시간 간격 변위 그래프와 획득된 지문 이미지를 나타낸 것이다. 도 20(a)는 도 19(a)에서 획득된 것이고, 도 20(b)는 도 19(b)에서 획득된 것이다.20 is a graph showing a displacement graph of a time interval of a shuttering signal generated when a finger is swiped on a chip and an obtained fingerprint image. Fig. 20(a) is obtained in Fig. 19(a), and Fig. 20(b) is obtained in Fig. 19(b).

취득된 결과를 참조하면 손가락의 스와이프 속도가 균일하지 않아도 획득되는 영상은 균일한 것으로 나타났다. 셔터링 신호의 그래프를 참고하면, 이 시스템은 라인영상 획득뿐만 아니라, 컨트롤러시스템(300)에서도 유용하게 이용될 수 있음을 알 수 있다.Referring to the obtained results, it was found that the acquired image is uniform even if the swipe speed of the finger is not uniform. Referring to the graph of the shuttering signal, it can be seen that this system can be useful not only for acquiring line images, but also for the controller system 300.

도 21은 손가락의 동일 부위를 여러 차례 촬영한 실험 결과를 나타내는 도면이다. 여러 차례 손가락을 촬영하더라도 손가락 지문의 동일 영역에서 지문의 특징점이 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 기준 라인촬상부(112)와 라인촬상부(114)의 이격거리에 의한 다소의 이미지 손실은 정밀한 지문 이미지를 획득하는데 전혀 문제가 없음을 알 수 있다.21 is a view showing the results of experiments taken several times the same part of the finger. Even if the finger was photographed several times, it was confirmed that the characteristic points of the fingerprint appear uniformly in the same area of the finger fingerprint. Accordingly, it can be seen that there is no problem in acquiring a precise fingerprint image due to the slight loss of image due to the separation distance between the reference line imaging unit 112 and the line imaging unit 114.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 다음 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiments. Therefore, the above description is not intended to limit the scope of the present invention as defined by the following claims.

100 : 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템
110 : 라인촬상세트 111 : 조명부
112 : 기준 라인촬상부 114 : 대조 라인촬상부
115 : 연속촬상부 117 : 실린더
150 : 변위측정부 151 : 제1트랜지스터
152 : 제2트랜지스터 153 : 제3트랜지스터
154 : 제4트랜지스터 180 : 하우징
182 : 가이드 200 : 지문인증시스템
210 : 이미지 조합부 220 : 지문정보 대조부
300 : 컨트롤러시스템 310 : 변조량산출부
320 : 컨트롤신호생성부
100: image acquisition system for acquiring equally spaced images
110: line imaging set 111: lighting unit
112: reference line imaging unit 114: contrast line imaging unit
115: continuous imaging unit 117: cylinder
150: displacement measuring unit 151: first transistor
152: 2nd transistor 153: 3rd transistor
154: fourth transistor 180: housing
182: Guide 200: Fingerprint authentication system
210: image combination unit 220: fingerprint information contrast unit
300: controller system 310: modulation amount calculation unit
320: control signal generation unit

Claims (21)

셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득하는 기준 라인촬상부;
상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 대조 라인촬상부; 및
상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상이 취득될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 변위측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
A reference line imaging unit for acquiring a reference line image for an object to be moved in one direction when receiving a shuttering signal;
A control line imager arranged at a distance from the reference line imager and continuously obtaining a control line image for the image object to be moved from the reference line imager; And
And a displacement measuring unit that transmits a shuttering signal to the reference line image pickup unit when the reference line image corresponding to the reference line image is acquired.
제1항에 있어서,
상기 기준 라인촬상부 및 상기 대조 라인촬상부는 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 1,
The reference line imaging unit and the control line imaging unit image acquisition system for acquiring equally spaced images, characterized in that arranged in parallel with each other.
제2항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 기준 라인촬상부와 상기 대조 라인촬상부의 이격 간격을 이용하여 상기 촬상대상물의 이동된 거리를 연산하는 것을 특징으로하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 2,
The displacement measuring unit is an image acquisition system for acquiring an equally spaced image, characterized in that the distance between the reference line imaging unit and the control line imaging unit is spaced apart to calculate the moved distance.
제2항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 기준 라인촬상부와 상기 대조 라인촬상부의 이격 간격 및 상기 기준 라인영상의 취득시각과 상기 대조 라인영상의 취득시각의 차이를 이용하여 상기 촬상대상물의 이동속도를 연산하는 것을 특징으로하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 2,
The displacement measuring unit calculates a moving speed of the object to be imaged by using a separation distance between the reference line imaging unit and the control line imaging unit and a difference between the acquisition time of the reference line image and the acquisition time of the control line image. An image acquisition system that acquires equally spaced images.
제2항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 상기 기준 라인영상과 동일한 경우도 서로 대응되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 2,
The displacement measurement unit is an image acquisition system for acquiring an equally spaced image, characterized in that the control line image is identical to the reference line image shifted in one direction, and is determined to correspond to each other.
제5항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상의 대응 여부를 판단하기 위한 아날로그XOR 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
The method of claim 5,
And the displacement measuring unit includes an analog XOR circuit for determining whether the reference line image corresponds to the reference line image.
제6항에 있어서, 상기 아날로그XOR 회로는,
드레인(drain)이 전압입력단(
Figure pat00057
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 상기 기준 라인촬상부의 출력(
Figure pat00058
)을 수신하는 NMOS형의 제1트랜지스터;
소스(source)가 상기 제1트랜지스터의 소스와 연결되고, 드레인이 전류출력단(
Figure pat00059
)과 연결되며, 게이트가 상기 대조 라인촬상부의 출력(
Figure pat00060
)을 수신하는 PMOS형의 제2트랜지스터;
드레인(drain)이 상기 제1트랜지스터와 병렬로 전압입력단(
Figure pat00061
)에서 전류를 공급하는 전류원 트랜지스터와 연결되고, 게이트(gate)가 상기 대조 라인촬상부의 출력(
Figure pat00062
)을 수신하는 NMOS형의 제3트랜지스터;
소스(source)가 상기 제3트랜지스터의 소스와 연결되고, 드레인이 상기 제2트랜지스터와 병렬로 전류출력단(
Figure pat00063
)과 연결되며, 게이트가 상기 기준 라인촬상부의 출력(
Figure pat00064
)을 수신하는 PMOS형의 제4트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
The method of claim 6, wherein the analog XOR circuit,
Drain is the voltage input terminal (
Figure pat00057
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the reference line imaging unit (
Figure pat00058
), a first transistor of the NMOS type;
A source is connected to the source of the first transistor, and the drain is a current output terminal (
Figure pat00059
), and the gate is the output of the contrast line imaging unit (
Figure pat00060
), a second transistor of the PMOS type;
The drain (drain) is a voltage input terminal in parallel with the first transistor (
Figure pat00061
) Is connected to a current source transistor that supplies current, and a gate is output from the control line imaging unit (
Figure pat00062
), a third transistor of the NMOS type;
A source is connected to the source of the third transistor, and a drain is connected to the current output terminal in parallel with the second transistor (
Figure pat00063
), and the gate is the output of the reference line imaging part (
Figure pat00064
And a fourth transistor of the PMOS type receiving ).
제7항에 있어서, 상기 아날로그XOR 회로는,
상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상의 대비 시 문턱(threshold)전압에 의한 오류를 방지하기 위해 오프셋을 무효화 시키는 오프셋무효부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
The analog XOR circuit of claim 7,
The image acquisition system for acquiring an equally spaced image, further comprising an offset invalidating section for invalidating an offset in order to prevent an error due to a threshold voltage when the reference line image is compared with the reference line image.
제1항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득된 대응되는 대조 라인영상은 대응되지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 1,
The displacement measuring unit is an image acquisition system for acquiring an equally spaced image, characterized in that it determines that the corresponding control line image acquired before a predetermined minimum time after acquiring the reference line image is not corresponding.
제1항에 있어서,
상기 변위측정부는 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않으면, 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 1,
The displacement measuring unit acquires an equally spaced image, characterized in that if the corresponding line image is not acquired for a predetermined maximum time after acquiring the reference line image, a shuttering signal is transmitted to the reference line imaging unit. .
제2항에 있어서, 상기 대조 라인촬상부는,
상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 촬상대상물에 대해 제1 대조 라인영상을 연속 취득하는 제1 대조 라인촬상부; 및
상기 제1 대조 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 촬상대상물에 대해 제2 대조 라인영상을 연속 취득하는 제2 대조 라인촬상부를 포함하고,
상기 변위측정부는 상기 제1 대조 라인영상 및 상기 제2 대조 라인영상이 상기 기준 라인영상과 대응될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 2, The control line imaging unit,
A first collation line imaging unit arranged at a distance from the reference line imaging unit and continuously acquiring a first control line image with respect to the imaging object; And
And a second collation line imaging unit which is arranged at a distance from the first collation line imaging unit, and continuously acquires a second collation line image with respect to the imaging object,
The displacement measurement unit is an image acquisition system for acquiring an equally spaced image, characterized in that the shuttering signal is transmitted to the reference line image pickup unit when the first and second control line images correspond to the reference line image. .
제11항에 있어서,
상기 기준 라인촬상부 및 상기 제1 대조 라인촬상부의 이격 간격과, 상기 제1 대조 라인촬상부 및 상기 제2 대조 라인촬상부의 이격 간격은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
The method of claim 11,
An image acquisition system for acquiring an equally spaced image, characterized in that the separation interval between the reference line imaging unit and the first contrasting line imaging unit is different from that between the first contrasting line imaging unit and the second contrasting line imaging unit. .
제1항에 있어서,
상기 기준 라인촬상부 및 상기 대조 라인촬상부는 라인촬상세트를 구성하고,
상기 라인촬상세트가 복수개 배치되는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 1,
The reference line imaging unit and the control line imaging unit constitute a line imaging set,
An image acquisition system for acquiring equally spaced images, wherein a plurality of the line image sets are arranged.
제13항에 있어서,
복수의 상기 라인촬상세트는 순차 배치, 교차 배치, 직교 배치, 지그재그 배치 중 적어도 하나의 방법으로 배치되는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
The method of claim 13,
An image acquisition system for acquiring equally spaced images, wherein the plurality of line image sets are arranged in at least one of sequential arrangement, cross arrangement, orthogonal arrangement, and zigzag arrangement.
제2항에 있어서,
상기 촬상대상물의 직선운동을 지도하기 위해, 상기 기준 라인촬상부의 일측 단부에서 상기 대조 라인촬상부의 일측 단부의 방향으로 돌출 연장되는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 시스템.
According to claim 2,
An image acquisition system for acquiring an equally spaced image, further comprising a guide extending from one end of the reference line imaging unit to a direction of one end of the control line imaging unit to direct the linear motion of the imaging object. .
기준 라인촬상부가 셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 촬상대상물에 대해 기준 라인영상을 취득 단계;
대조 라인촬상부가 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 촬상대상물에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 단계;
변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계; 및
상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상을 발견하면 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법.
Acquiring a reference line image for an object to be imaged moving in one direction when the reference line imaging unit receives the shuttering signal;
Continuously acquiring a control line image with respect to the imaging object that the control line imaging unit moves from the reference line imaging unit side;
A displacement measuring unit contrasting the reference line image and the control line image; And
And when the displacement measurement unit finds the control line image corresponding to the reference line image, transmitting a shuttering signal to the reference line image pickup unit.
제16항에 있어서, 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계는,
상기 대조 라인영상이 일 방향으로 쉬프트된 상기 기준 라인영상과 동일한 경우도 대비하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법.
The method of claim 16, wherein the displacement measuring unit contrasts the reference line image and the control line image to each other,
An image acquisition method for acquiring an evenly spaced image, wherein the reference line image shifted in one direction is also prepared.
제16항에 있어서, 상기 대조 라인촬상부가 대조 라인영상을 연속 취득하는 단계 후,
상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최소시간 전에 취득된 대응되는 대조 라인영상은 대응되지 않는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법.
17. The method of claim 16, After the step of continuously obtaining the control line image by the control line imaging unit,
And the displacement measurement unit determining that the corresponding control line image acquired before the preset minimum time after acquiring the reference line image is non-corresponding.
제16항에 있어서, 상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상과 상기 대조 라인영상을 서로 대비하는 단계 후,
상기 변위측정부가 상기 기준 라인영상 취득 후 기 설정된 최대시간동안 대응되는 대조 라인영상이 취득되지 않으면 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등간격 이미지를 취득하는 이미지 취득 방법.
The method of claim 16, After the displacement measuring unit contrasts the reference line image and the control line image to each other,
Acquiring an equally spaced image further comprising the step of transmitting a shuttering signal to the reference line imaging unit if the corresponding measurement line image is not acquired for a predetermined maximum time after the displacement measurement unit acquires the reference line image. Image acquisition method to do.
셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 손가락에 대해 기준 라인영상을 취득하는 기준 라인촬상부, 상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 손가락에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 대조 라인촬상부 및 상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상이 취득될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 변위측정부를 포함하는 이미지 취득 시스템;
상기 기준 라인촬상부에서 획득된 기준 라인영상을 조합하여 2차원 이미지를 생성하는 이미지 조합부;
상기 이미지 조합부가 생성한 2차원 이미지를 기 저장된 지문이미지와 대조하여 유사 정도를 판단하는 지문정보 대조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인증시스템.
When a shuttering signal is received, a reference line image pickup unit for acquiring a reference line image for a finger moving in one direction, arranged at a distance from the reference line image pickup unit, and contrasts with the finger moving from the reference line image pickup unit side An image acquisition system including a control line imager continuously acquiring a line image and a displacement measuring unit that transmits a shuttering signal to the reference line imager when the control line image corresponding to the reference line image is acquired;
An image combining unit that generates a two-dimensional image by combining the reference line images obtained from the reference line imaging unit;
A fingerprint authentication system comprising a fingerprint information matching unit to determine the similarity by comparing the two-dimensional image generated by the image combining unit with a previously stored fingerprint image.
셔터링 신호 수신 시 일 방향으로 이동하는 손가락에 대해 기준 라인영상을 취득하는 기준 라인촬상부, 상기 기준 라인촬상부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기준 라인촬상부 측에서 이동해오는 상기 손가락에 대해 대조 라인영상을 연속 취득하는 대조 라인촬상부 및 상기 기준 라인영상과 대응되는 상기 대조 라인영상이 취득될 때 상기 기준 라인촬상부에 셔터링 신호 전송하는 변위측정부를 포함하는 이미지 취득 시스템;
상기 이미지 취득 시스템의 변위측정부가 발생시킨 셔터링 신호 패턴을 이용하여 상기 손가락의 이동 벡터 및 속도를 연산하는 변조량산출부;
상기 변조량산출부가 연산한 손가락의 이동 벡터 및 속도를 이용하여 대응되는 컨트롤신호를 출력하는 컨트롤신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러시스템.
When a shuttering signal is received, a reference line image pickup unit for acquiring a reference line image for a finger moving in one direction, arranged at a distance from the reference line image pickup unit, and contrasts with the finger moving from the reference line image pickup unit side An image acquisition system including a control line imager continuously acquiring a line image and a displacement measuring unit that transmits a shuttering signal to the reference line imager when the control line image corresponding to the reference line image is acquired;
A modulation amount calculating unit for calculating the movement vector and speed of the finger using the shuttering signal pattern generated by the displacement measuring unit of the image acquisition system;
And a control signal generation unit for outputting a corresponding control signal using the motion vector and speed of the finger calculated by the modulation amount calculation unit.
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