KR20230052611A

KR20230052611A - 복수개의 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치, 이의 지문 정보 획득 및 인증 방법

Info

Publication number: KR20230052611A
Application number: KR1020210135866A
Authority: KR
Inventors: 김진호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2023-04-20
Also published as: WO2023063613A1

Abstract

다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이, 상기 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서, 상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서;
메모리, 상기 디스플레이, 상기 제1 지문 센서, 상기 제2 지문 센서, 및 상기 메모리와 동작적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서가, 상기 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하고, 상기 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하고, 상기 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하고, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하고, 상기 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하고, 상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하도록 설정된 인스트럭션들을 저장할 수 있다.

Description

복수개의 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치, 이의 지문 정보 획득 및 인증 방법{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A PLURALITY OF OPTICAL FINGERPRINT SENSORS, METHOD FOR ACQUIRING AND AUTHENTICATING FINGERPRINT INFORMATION IN THE SAME}

다양한 실시예들은 복수개의 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치, 이의 지문 정보 획득 및 인증 방법에 관한 것이다.

전자 장치는 보안을 강화하기 위한 일환으로서, 사용자의 생체 정보를 이용하여 사용자를 인증하는 기능을 제공하고 있다. 생체 정보는 예를 들어, 지문, 홍채, 목소리, 얼굴, 또는 혈관과 같은 사용자의 생체 특성을 포함할 수 있다. 지문(fingerprint) 인식 기능은 생체 인증에서 가장 많이 활용되는 기술로서, 지문 센서를 통해 사용자의 지문 이미지를 획득하고, 획득된 사용자 지문 이미지와 미리 등록된 지문 이미지를 비교함으로써, 결과에 따라 인증된 사용자를 인식할 수 있다.

최근 전면을 모두 디스플레이로 이용하는 풀 프론트 스크린(full front screen) 형태의 전자 장치가 출시됨에 따라, 디스플레이를 통한 지문 인식 기능(예: FOD(fingerprint on display) 또는 in-display fingerprint))을 탑재하는 추세이다.

전자 장치는 디스플레이 내부(또는 하단, 언더 패널)에 지문 인식 센서를 배치하고, 지문 인식 센서가 배치된 영역의 디스플레이 앞면(예: 디스플레이 화상)에 닿거나 터치된 지문을 인식할 수 있다.

디스플레이를 통한 지문 인식 기능은 광학식 방식의 지문 센서를 활용하고 있다.

광학식 지문 센서는 지문 측정 영역에 대응하는 디스플레이(또는 디스플레이 광원, 발광 소자)를 켜고, 외부 객체(또는 사용자의 손가락, 지문, 샘플)에 조사된 빛에 의해 반사된 반사광을 렌즈 또는 콜리메이터(collimator)와 같은 포커싱 요소(focusing element)를 통해 집광시킨 후 지문의 마루(ridge)/골(valley)의 형태에 따른 반사 정도의 차이를 감지하여 지문 이미지를 획득할 수 있다.

그러나, 광학식 지문 센서에 포함된 광 검출기(detector)는 수광부에 도달하는 광의 세기(amplitude) 차이만을 감지하므로, 근본적으로 반사광이 가지는 위상(phase) 정보를 감지할 수 없어 보안에 대한 취약점이 발생할 수 있다.

예를 들어, 광 검출기는 실제 손가락 지문의 마루(ridge)/골(valley)과 같이 굴곡(또는 깊이) 차이로 인해 광량의 차이가 발생되는지, 또는 지문 이미지를 2차원 종이에 출력하여 다른 반사 정도를 가지는 2D 프린팅된 이미지에 의해 광량의 차이가 발생되는지 구별할 수 없다. 이로 인해, 광학식 지문 센서를 통해 2D 프린팅과 실제 손가락을 인식시키는 경우, 3D 입체 패턴인 손가락의 지문과 2D 프리팅된 이미지의 지문이 동일하게 감지되어 도용의 위험이 발생할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치 및 방법은 지문 표면의 광량 세기 정보(예: amplitude image)뿐만 아니라, 지문 표면의 굴곡 정보(예: phase image)를 획득하여 보안성이 강화된 지문 인증 방안을 제공하고자 한다.

다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이, 상기 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서, 상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서;

메모리, 상기 디스플레이, 상기 제1 지문 센서, 상기 제2 지문 센서, 및 상기 메모리와 동작적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서가, 상기 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하고, 상기 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하고, 상기 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하고, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하고, 상기 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하고, 상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하도록 설정된 인스트럭션들을 저장할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 복수의 광학식 지문 센서들을 포함하는 전자 장치의 지문 정보 획득 및 인증 방법은, 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하는 동작, 상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하는 동작, 상기 제1 지문 이미지와 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하는 동작, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하는 동작, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 동작 및 상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하는 동작을 포함할 수 있다.

다양한 실시예들은 상보적인 성분으로 필터링되는 복수개의 광학식 지문 센서를 이용하여 지문 표면의 광량 세기 정보(예: amplitude image)뿐만 아니라, 지문 표면의 굴곡 정보(예: phase image)를 획득할 수 있다.

다양한 실시예들은 복수개의 광학식 지문 센서를 이용함으로써 단일 지문 센서를 통해 측정하는 영역보다 상대적으로 큰 영역에서 지문 이미지를 센싱할 수 있다.

다양한 실시예들은 굴곡 정보를 획득함으로써, 외부 객체(다시 말해, 인증을 요청하는 샘플)가 위상(phase)을 가지는 실제 손가락이면서, 등록된 지문 이미지와 일치하는 경우에만 지문 인증을 성공 및 통과시킴으로써 지문 인식에서 발생되는 위조 문제를 해결할 수 있으며, 지문 인식 기능의 보안성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 지문의 진폭 성분 및 위상 성분을 설명하기 위한 예시도면이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 4 a는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 복수의 광학식 지문 센서를 도시한다.
도 4b는 일 실시예에 따른 복수의 광학식 지문 센서의 평면도와 a-a'의 단면도를 도시한다.
도 5a는 다양한 실시예에 따른 조리개에 따른 주파수 성분의 원리를 설명하기 위한 예시들을 도시한다.
도 5b는 다양한 실시예에 따른 위상 이미지들의 예시를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 복수개의 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치의 지문 정보 획득 방법을 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 병합 이미지 및 위상 이미지의 예시를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 조리개들의 배치 형상들을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 복수개의 광학식 지문 센서들의 배치 형상들을 도시한다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102,104, 또는108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 지문의 진폭 성분 및 위상 성분을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따르면 지문 인식에서 사용되는 샘플(sample)(예: 손가락 지문(fingerprint))(210)은 지문의 마루(ridge) 및 골(valley)로 구성되는 3차원 형상을 가질 수 있다.

샘플(다시 말해, 인증을 요청하는 외부 객체, 지문)(210)은 마루(ridge)와 골(valley) 부분에서의 광량 차이(예: 반사도 또는 투과도)를 나타내는 진폭(amplitude, (

) 정보와 마루(ridge)과 골(valley) 부분에서의 굴곡(또는 깊이) 또는 두께 정보를 나타내는 위상(phase,

) 정보를 포함할 수 있다. 샘플(210)의 정보는 진폭 정보와 위상 정보를 나타내는

로 표현할 수 있다. 이상적으로 샘플(210)의 정보는 진폭 정보를 나타내는 진폭 이미지(220)와, 위상 정보를 나타내는 위상 이미지(230)로 구별될 수 있다.

그러나, 광학식 지문 센서는 빛을 감지하는 광 검출기(또는 이미지 센서의 광 검출 소자)를 포함하며, 광 검출기는 빛의 파워 또는 세기(진폭)만을 감지할 수 있다. 결과적으로, 광학식 지문 센서는 위상(phase,

) 정보가 없는 진폭(amplitude, (

) 정보만을 포함하는 지문 이미지(예: amplitude fingerprint image)(220)를 획득하게 된다.

전자 장치는 인증을 요청하는 샘플(210)로부터 진폭 이미지(220)를 획득하고 진폭 이미지(220)를 전자 장치에 등록된 지문 정보와 비교함으로 실질적으로, 지문 표면 패턴(예: 융(마루)과 골 사이의 패턴)에 대한 인증을 수행하는 것과 동일할 수 있다.

이 경우, 진폭 이미지(220)는 지문 표면 패턴(예: 융과 골 사이의 패턴) 만을 포함하므로, 진폭 이미지를 통해 실제 인증이 요구되는 샘플이 입체적인 형상을 갖는 실제 손가락인지 또는 지문 형상을 프린트한 2D 객체인지 아닌지를 판단할 수 없다. 다시 말해, 지문 형상을 2차원 종이에 출력하여 지문 센서에 인증하더라도, 전자 장치는 실제 손가락 지문과 동일한 지문 형상을 획득하게 되므로, 도용의 위험성이 존재할 수 있다.

이에 따라, 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치의 경우, 도용을 방지하기 위해 샘플(210)의 굴곡 정보(예: 깊이 패턴)를 나타내는 위상(phase,

) 이미지(230)를 획득하고, 샘플(210)이 입체 패턴인지 2D 패턴인지를 판단하기 위한 방안이 필요할 수 있다.

이하, 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 복수 개의 광학식 지문 센서를 포함하며, 서로 상보적(complementary) 성분으로 광을 필터링하는 조리개들을 이용하여 진폭 이미지와 위상 이미지를 획득하고, 이를 지문 인증에 이용하는 방법 및 장치에 대해서 설명하기로 한다.

도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.

도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 복수의 광학식 지문 센서를 포함할 수 있다.

도 3의 설명에서는 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)만을 도시하나, 이에 한정하지 않으며, 지문 측정 영역의 크기를 확장하기 위해, 제3 내지 제 N개(예: N은 4 이상의 자연수)의 지문 센서 중 적어도 일부를 더 포함할 수도 있다.

일 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 디스플레이(310)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 프로세서(320)(예: 도1의 프로세서(120)), 메모리(330)(예: 도 1의 메모리(130)), 제1 지문 센서(340) (예: 도1의 센서 모듈(176)) 및 제2 지문 센서(350)(예: 도1의 센서 모듈(176))를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 도 1에 도시된 전자 장치의 전체 또는 일부 구성을 포함할 수 있다.

디스플레이(310)는, 프로세서(320)와 전기적으로 연결되며, 프로세서(320)의 제어 하에, 다양한 정보(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)를 표시할 수 있다. 디스플레이(310)는 전자 장치(101)의 동작과 관련된 사용자 인터페이스(UI: user interface) 화면을 표시할 수 있다. 디스플레이(310)는 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, QD(quantum dot), μLED(micro LED) 및 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이 중 하나로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이(310)는, 터치스크린 패널(TSP: touch screen panel)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이(310)는 지문 측정 영역(또는 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)가 배치된 위치)에 지문 인식을 유도하는 시각적 효과(또는 가이드 객체)를 표시할 수 있다. 전자 장치(101)는 지문 인증 프로세스가 활성화되는 경우, 지문 측정 영역(또는 활성화 영역)에 대응하는 디스플레이(310)에 시각적 효과를 표시함으로써 사용자가 지문 인증을 수행하도록 유도할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이(310)는 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)의 광원으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 디스플레이(310)의 지문 측정 영역에 대응하여 배치된 일부의 픽셀들을 발광하기 위한 구동 신호를 디스플레이(310)에 전달하고, 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)를 위한 광원으로서 디스플레이(310)가 이용되도록 제어할 수 있다.

어떤 실시예에 따르면, 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)의 광원은 별도의 구성으로 전자 장치(101)에 배치될 수도 있다.

제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)는 디스플레이(310) 상의 접촉하는 외부 객체(예: 사용자 손가락)를 감지하고, 지문의 특성을 나타내는 지문 이미지(또는 지문 정보)를 획득할 수 있다. 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)는 광학식 지문 센서로 구현될 수 있다.

일 예를 들어, 제1 지문 센서(340)는 제1 렌즈(341), 제1 조리개(342) 및 제1 이미지 센서(343)를 포함하고, 제2 지문 센서(350)는 제2 렌즈(351), 제2 조리개(352) 및 제2 이미지 센(353)를 포함할 수 있다.

제1 지문 센서(340)는 제1 렌즈(341), 및 제1 조리개(342)를 거쳐 외부 객체(예: 손가락)에 의해 반사된 광의 광학 신호를 제1 이미지 센서(343)를 통해 수집하고, 제1 이미지 센서(343)에서 광학 신호를 전기적 신호로 전환하고, 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지 (예: 제1 지문 데이터 또는 제1 지문 정보)를 프로세서(320)로 전달할 수 있다.

제2 지문 센서(350)는 제2 렌즈(351), 및 제2조리개(352)를 거쳐 동일한 외부 객체(예: 손가락)에 의해 반사된 광의 광학 신호를 제2 이미지 센서(353)를 통해 수집하고, 제2 이미지 센서(353)에서 광학 신호를 전기적 신호로 전환하고, 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지 (예: 제2 지문 데이터 또는 제2 지문 정보)를 프로세서(320)로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)는 센싱 영역들의 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 제1 지문 센서(340)에서 획득한 제1 지문 이미지와 제2 지문 센서(350)를 통해 획득한 제2 지문 이미지는 적어도 일부 영역(이하, 중첩 영역)이 중첩 될 수 있다.

제1 조리개(342) 및 제2 조리개(352)는 서로 상보적인 형상으로 구현될 수 있다. 제1 조리개(342)가 제1 성분으로 광을 필터링하도록 설계된 경우, 제2 조리개(352)는 제1 성분과 상보적인 제2 성분을 광을 필터링하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 성분이 푸리에 도메인(fourier domain)에서 음의 방향(-k) 성분일 경우, 제2 성분은 푸리에 도메인(fourier domain)에서 양의 방향(+k) 성분일 수 있다.

제1 렌즈(341) 및 제2 렌즈(351)는 렌즈 구성에 따라서 대략 1/4 내지 1/7배의 배율을 갖도록 구현될 수 있다. 지문 센서들의 센싱 영역은 지문 센서의 크기보다 대략 4배 내지 7개 큰 영역으로 구현될 수 있다.

제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)는 디스플레이(310) 상에서 지문 인식(예: fingerprint on display 또는 in-display fingerprint)을 위한 구조로 배치될 수 있다. 일 예를 들어, 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)는 디스플레이(310) 배면(다시 말해, 디스플레이에서 정보가 표시되는 전면이 +Z축 경우, 배면은 -Z축 방향)(예: 언더 패널)의 일부에 배치되거나, 디스플레이(310)와 일체형(예: in display sensor)으로 디스플레이 모듈 내에 배치될 수 있다.

어떤 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350) 이외에 추가적으로, 복수개의 지문 센서를 배치하여, 지문 측정 영역의 사이즈를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 디스플레이의 전체 영역(또는 1/2 영역)의 어느 곳이든 지문 측정이 이루어질 수 있도록 복수 개의 지문 센서들을 배치할 수 있다.

메모리(330)는 휘발성 메모리(volatile memory) 및 비휘발성 메모리(non-volatile memory)를 포함할 수 있다. 메모리(330)는 하우징 내에 배치되어 전기적으로 프로세서(320)와 연결될 수 있다.

메모리(330)는 사용자 인증을 위해 등록된(또는 사전 설정된) 지문 인증 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 지문 인증 데이터는 메모리(330)의 보안 영역 내에 저장될 수 있다.

메모리(330)는 레지스터(register)(미도시)를 포함할 수 있다. 레지스터(register)는 지문 인증 시 광원(예: 지정된 활성화 영역에 지정된 픽셀들의 일부)이 발광되는 동안, 이미지 센서를 통해 외부 객체로부터 반사되는 반사광의 신호를 기반으로 지문 이미지(예: 제1 지문 이미지, 제2 지문 이미지, 결합 이미지, 위상 이미지)를 저장(또는 기록)할 수 있다.

메모리(330)는 프로세서(320)에서 수행될 수 있는 다양한 인스트럭션(instruction)들을 저장할 수 있으며, 후술할 프로세서(320)의 동작들은 메모리(330)에 저장된 인스트럭션들을 로딩(loading)함으로써 수행될 수 있다.

프로세서(320)는 전자 장치(101)의 각 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 지정된 광원의 발광 동작과 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)들의 센싱 동작이 동기화되도록 제어하고, 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350)로부터 전달된 신호를 기반으로 이미지 프로세싱하여 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지를 획득(또는 재구성)할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지를 합친 결합 이미지를 생성하고, 결합 이미지를 메모리(330)에 등록된 지문 인증 데이터와 비교하여 사용자가 권한을 가진 사용자인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지의 중첩 영역에서의 중복 패턴을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지를 생성할 수 있다.

어떤 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지와 지문 인증 데이터를 비교하거나, 제2 지문 이미지와 지문 인증 데이터를 비교하여 사용자가 권한을 가진 사용자인지 여부를 판단할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지의 중첩 영역에서의 차동 성분을 이용하여 위상 이미지를 생성하고, 생성된 위상 이미지가 컨트라스트(contrast)를 가지는 이미지인지를 확인하여 인증을 요청하는 객체가 입체 패턴인지 여부를 판단할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 결합 이미지가 등록된 지문 인증 데이터와 일치하고, 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우 지문 인증을 성공하도록 제어하고, 결합 이미지가 등록된 지문 인증 데이터와 일치하지 않거나, 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지가 아닌 경우 인증 실패하도록 제어할 수 있다.

도 4a는 일 실시예에 따른 전자 장치의 복수의 광학식 지문 센서를 도시하며, 도 4b는 복수의 광학식 지문 센서의 평면도와 a-a'의 단면도를 도시한다.

도 4 a및 도 4b를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 디스플레이(410)(예: 도 3의 디스플레이(310)) 하단(또는 배면)(예: -Z축 방향)의 일 영역(예: 지문 측정 영역)에 복수의 광학식 지문 센서(예: 제1 지문 센서(440)(예: 도 3의 지문 센서(340)) 및 제2 지문 센서(450)(예: 도 3의 지문센서(350)))를 배치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 광학식 지문 센서(440,450)는 센싱 영역들(예: 445,455)의 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 지문 센서(440)의 제1 센싱 영역(445) 및 제2 지문 센서(450)의 제 2 센싱 영역(455)은 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 제1 센싱 영역(445) 및 제2 센싱 영역(455)은 지문 인증을 위해 활성화되는 영역으로서, 제1 센싱 영역(445) 및 제2 센싱 영역(455)을 포괄하여 지문 측정 영역으로 지칭될 수 있다. 복수의 지문 센서(440,450)는 디스플레이(410) 배면에 형성되며, 사용자에게 시각적으로 인지되지 않을 수 있다. 전자 장치(101)는 지문 인식 기능 활성화 요청에 반응하여, 지문 측정 영역에 사용자가 손가락을 접촉할 수 있도록 안내하는 시각적 효과(미도시)를 표시할 수 있다.

전자 장치(101)는 복수의 광학식 지문 센서를 배치함으로써 단일 지문 센서가 사용되는 영역보다 상대적으로 큰 영역에서 지문 이미지를 획득하는 것이 가능할 수 있다.

디스플레이(410) 전면(또는 상단)(예: +Z축 방향)에는 윈도우(또는 커버 윈도우)(415)가 배치될 수 있다. 윈도우(415)는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 소재로 형성되며, 외부의 충격으로부터 디스플레이(410)를 보호하기 위해 형성될 수 있다,

전자 장치(101)는 지문 센싱 시, 광원(411)(예: 디스플레이의 발광 소자)을 이용하여 광을 발생시키고, 윈도우(415) 상단에 위치한 외부 객체(예: 사용자 손가락)(460)의 반사광을 제1 지문 센서(440) 및 제2 지문 센서(450)를 통해 수집할 수 있다.

예를 들어, 발광되는 광은 디스플레이(410) 및 윈도우(415)를 투과하여 외부로 조사될 수 있다. 제1 센싱 영역(445) 및 제2 센싱 영역(455)은 제1 지문 센서(440) 및 제2 지문 센서(450)의 크기 및 배율에 의해 결정될 수 있다.

전자 장치(101)는 광원의 조사 영역이 센싱 영역들(445,455)을 커버하도록 디스플레이에서 발광 영역의 크기를 조절할 수 있다. 외부 객체(460)에서 반사된 광은 제 1 지문 센서(440)의 제1 조리개(442) 및 제2 지문 센서(450)의 제2 조리개(452)를 거쳐 광 검출기(또는 이미지 센서)를 통해 수집될 수 있다.

제1 조리개(442) 및 제2 조리개(452)는 필요한 광 성분 이외에 나머지 성분을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 제1 조리개(442) 및 제2 조리개(452)는 주파수 도메인에서 특정 축(axis)을 기준으로 광을 + 성분과 -성분을 구분하는 역할을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 조리개(442) 및 제2 조리개(452)는 서로 상보적인 형상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 조리개(442)가 특정 축을 기준으로 제1 성분으로 광을 필터링하도록 설계된 경우, 제2 조리개(452)는 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 성분이 푸리에 도메인(fourier domain)에서 특정 축을 기준으로 음의 방향(-k) 성분일 경우, 제2 성분은 푸리에 도메인(fourier domain)에서 양의 방향(+k) 성분일 수 있다. 여기서, 특정 축은 x축 또는 y축일 수 있으며, 이에 한정하지 않고 임의의 방향을 가진 축일 수 있다.

제1 지문 센서(440)는 제1 센싱 영역(445)에 대응하는 진폭 정보를 포함하는 제1 지문 이미지(예: amplitude 1)를 획득하고, 제2 지문 센서(450)는 제2 센싱 영역(455)에 대응하는 진폭 정보를 포함하는 제2 지문 이미지(에: amplitude 2)를 획득할 수 있다.

전자 장치(101)는 제1 센싱 영역(445) 및 제2 센싱 영역(455)은 일부가 중첩되어 있으므로, 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지를 합쳐 결합 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 중첩 영역에서의 중복 부분을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지를 생성할 수 있다. 결합 이미지는 제1 센싱 영역(445) 및 제2 센싱 영역(455) 전체를 포함하는 지문 측정 영역에 대응하는 이미지일 수 있다.

전자 장치(101)는 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지는 동일한 외부 객체(460)에 대해 공간 주파수에서 서로 상보적인 방향으로 필터링된 광 정보를 포함하므로, 중첩 영역에서의 차동 성분을 이용하여 위상 이미지를 생성할 수 있다.

이하, 주파수 성분에 따른 위상 이미지를 생성할 수 있는 원리에 대해서 설명하기로 한다.

도 5a는 다양한 실시예에 따른 조리개에 따른 주파수 성분의 원리를 설명하기 위한 예시들을 도시하며, 도 5b는 다양한 실시예에 따른 위상 이미지들의 예시를 도시한다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 조리개(530)(예: 도4의 제1 조리개(442)) 및 제2 조리개(535)(예: 도 4의 제2 조리개(452))는 상보적인 성분으로 광을 필터링하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 조리개(530)는 푸리에 도메인에서 (-) 성분의 공간 주파수(spatial frequency) 정보만 통과할 수 있는 제1형상으로 설계되고, 제2 조리개(535)는 푸리에 도메인에서 (+) 성분의 공간 주파수 정보만 통과할 수 있는 제2 형상으로 설계될 수 있다.

3차원 형상의 외부 객체(510)(예: fingerprint sample)는 진폭 정보뿐만 아니라 위상 정보를 포함하는 complex expression,

로 표현될 수 있다.

외부 객체(510)에서 반사된 반사광 은3차원 객체의 특성 즉,

를 가지고 렌즈(515)에 입사될 수 있다.

렌즈(515)에 입사되는 빛의 정보를 푸리에 변환하고 이를

}(520)라고 정의할 경우, 제1 조리개(530)의 형상에 따라 통과된 광(540)은 일부 주파수 성분이 차단된

로 정의할 수 있다.

렌즈(515)에서 통과된 성분 중 제1 조리개(530)에 의해 필터링된 성분의 광(540)은 다른 렌즈(예: tube lens)(550)를 통해 역방향 푸리에 변환(inverse fourier transform)됨으로써 이미지 도메인으로 변경되어 광 검출기(또는 이미지 센서)(미도시)(예: 도 4의 제1 지문 센서(440))로 전달될 수 있다. 여기서, 역방향 푸리에 변환된 광은

로 정의할 수 있다.

반대로, 렌즈(515)에 형성된 제2 조리개(535)의 형상에 따라 통과된 광(545)은

로 정의되며, 제2 조리개(535)에 의해 필터링된 성분의 광(545)은 다른 렌즈(예: tube lens)(555)를 통해 역방향 푸리에 변환(inverse fourier transform)됨으로써 이미지 도메인인

로 변경되어 광 검출기(또는 이미지 센서)(미도시)(예: 도 4의 제 2 지문 센서(450))로 전달될 수 있다.

일 실시예에 따른 광 검출기(또는 이미지 센서)는 광 검출기에 도달되는 complex 성분인

성분 중 진폭 정보만을 검출하므로, 제1 지문 센서는 제1 센싱 영역의 진폭 정보에 대응하는 제1 지문 이미지(예: amplitude 1)(560)를 획득하고, 제2 지문 센서는 제2 센싱 영역의 진폭 정보에 대응하는 제2 지문 이미지(에: amplitude 2)(565)를 획득할 수 있다.

예를 들어, 제1 조리개(530)를 통해 필터링된 제1 성분(예: -k 성분)의 푸리에 도메인 정보가 c1인 경우, 제1 지문 이미지(예: amplitude 1)(560)는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

제2 조리개(535)를 통해 필터링된 제2 성분(예: +k 성분)의 푸리에 도메인 정보가 c2인 경우, 제2 지문 이미지(예: amplitude 2)(565)를 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

제1 지문 이미지(예: amplitude 1)(560)는 지문을 -k 방향으로 빛을 조사했을 때의 반사 광에 따른 정보를 나타내며, 제2 지문 이미지(예: amplitude 2)(565)는 지문을 +k 방향으로 빛을 조사했을 때의 반사광에 따른 정보를 나타낼 수 있다.

한편, 외부 객체(510)가 3차원 지문 샘플인 경우, 지문의 마루(ridge)와 골(valley)의 위치(x,y)에 따라서 굴곡(또는 깊이) 정보가 달라지며, 지문의 위상 정보(phase φ)는 일정하지 않고 위치(x,y)에 따라서 변하는 값 φ(x,y)을 가질 수 있다.

일 예로서, φ(x,y)을 포함하는 형태의 3차원 객체(예:

)를 하나의 방향에서 광을 조사하게 되면, 센서는 객체의 두께(또는 굴곡, 깊이) 변화인 φ(x,y)에 따라 빛의 조사 방향에 따른 그레이디언트 이미지(gradient image)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 3차원 객체(예:

)를 2개의 센서를 통해 서로 반대 방향으로 광을 조사하면, 각 센서는 음영(shading) 차이를 갖는 진폭 이미지들(예: 제1 지문 이미지(예: amplitude 1)(560) 및 제2 지문 이미지(에: amplitude 2)(565))을 획득할 수 있다. 전자 장치(101)는 이러한 2개의 진폭 이미지를 이용하여 차동 성분을 구하면, 도 5b의 <A>에 도시된 바와 같이 공통(common) 성분이 제거된 위상 성분의 위상 이미지(567)를 획득할 수 있다.

서로 상보적인 형상으로 설계된 제1 조리개(530) 및 제 2 조리개(535)를 통해 서로 반대 방향에서 입사되는 외부 객체(510)의 반사광은 음영(shading)에 대한 차이가 발생될 수 있다. 제1 지문 이미지(예: amplitude 1)(560) 및 제2 지문 이미지(예: amplitude 2)(565)의 푸리에 변환 함수는 서로 대칭적이지 않으므로, 공통 성분을 제거하여 차동 성분을 획득하더라도 이미지가 완전히 상쇄되지 않고 위상 성분만을 포함하는 위상 이미지를 획득할 수 있다.

반면에, 도 5b의 <B>에 도시된 바와 같이, 객체가 2D샘플인 경우, 위치 좌표(x,y)에 따라 깊이 정보가 변하기 않기 때문에 위상은 제로(예: φ(x,y) = 0)가 되어, 객체의 반사 정도는 각각의 위치 좌표에 따라 real number A(x,y)의 형태로 표현될 수 있다. real number A(x,y)의 푸리에 변환 함수는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

.................................................

여기서, 2D샘플인 경우에는 +k 와 -k 성분이 서로 대칭이 되어 c1과 c2의 값이 서로 같아지므로, 2D 샘플에 대응하는 제1 이미지(570) 및 제2 이미지(575)는 컨트라스트를 가지지 않는 이미지(577)를 획득할 수 있다.

전자 장치(101)는 c1과 c2가 다른 값을 가지는 경우(또는 제 1 이미지와 제 2 이미지의 차동 성분이 컨트라스트를 가지는 경우), 지문 이미지를 상보적인 방향에서 객체의 반사광에서 획득된 이미지로 인지하며, 인증을 요구하는 외부 객체가 3D형상을 가진 입체 패턴임을 확인할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자 장치(101)는 서로 상보적인 형상으로 설계된 제1 조리개(530) 및 제 2 조리개(535)를 통해 서로 반대 방향에서 입사되는 반사광을 통해 진폭 정보를 포함하는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지를 획득하고, 제1 지문이미지 및 제2 지문 이미지의 중첩 영역 내에서의 차동 성분을 이용해 위상 이미지를 생성함으로써, 외부 객체(샘플)가 입체(또는3D )형상 인지 또는 2D 형상인지를 판단할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 디스플레이, 상기 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개(예: 도 4의 제1 조리개(442), 도 5의 제1 조리개(530))를 포함하는 제1 지문 센서(예: 도 3의 제 1 지문 센서(340)), 상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역(예: 도 4의 제1 센싱 영역(445))과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역(예: 도 4의 제2 센싱 영역(455))을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개(예: 도 4의 제2 조리개(452), 도 5의 제2 조리개(535))를 포함하는 제2 지문 센서(예: 제 2 지문 센서(350))), 메모리(도 1의 130), 상기 디스플레이(에: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 상기 제1 지문 센서, 상기 제2 지문 센서, 및 상기 메모리와 동작적으로 연결되는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함하고, 상기 메모리(130)는, 상기 프로세서(120)가, 상기 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하고, 상기 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하고, 상기 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하고, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하고, 상기 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하고, 상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하도록 설정된 인스트럭션들을 저장할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 중복 부분을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지(combined image)를 생성하고, 상기 결합 이미지가 상기 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 상기 디스플레이를 통해 지문 인식되도록 설계된 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 상기 제2 센싱 영역을 포함하여 지문 측정 영역이 지정되고, 상기 프로세서(120)는, 상기 지문 측정 영역에 대응하는 상기 디스플레이의 일부에 광원을 조사하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 광학식 지문 센서를 포함하고, 상기 제1 지문 이미지는 상기 외부 객체에서 반사된 광 성분 중 상기 제1 조리개에 의해 상기 제1성분으로 필터링된 진폭 이미지이고, 상기 제2 지문 이미지는 상기 외부 객체에서 반사된 광 성분 중 상기 제2 조리개에 의해 상기 제2 성분으로 필터링된 진폭 이미지인 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 성분은 공간 주파수 도메인에서 특정 축을 기준으로 음의 방향 성분이고, 상기 제2 성분은 상기 특정 축을 기준으로 양의 방향 성분이며, 상기 특정 축은 x축, y축 또는 임의의 방향을 가진 축 중 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따름녀, 상기 제1 조리개는 제1 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하고, 상기 제2 조리개는 상기 제1 형상과 반대로 대칭되는 제2 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하도록 설계된 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 제1 센싱 영역의 제1 중첩 영역을 획득하고, 상기 제2 센싱 영역의 제2 중첩 영역을 획득하고, 상기 제1 중첩 영역 및 상기 제2 중첩 영역을 픽셀 바이 픽셀로 뺀 값을 확인하여 상기 위상 이미지를 획득하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시예에 따른 프로세서(120)는, 상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우 상기 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정하고, 상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지지 않는 이미지인 경우, 상기 외부 객체가 2D 패턴인 것으로 결정하여 인증 실패하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 않는 경우 지문 인증을 실패하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는 적어도 하나의 제3 지문 센서 및 제4 지문 센서를 더 포함하고, 상기 제3 및 상기 제4 지문 센서의 지문센서 영역들의 적어도 일부가 중첩되도록 배치하되, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서의 중첩 영역과 교차되지 않도록 배치될 수 있다.

도 6은 다양한 실시예에 따른 복수개의 광학식 지문 센서를 포함하는 전자 장치의 지문 정보 획득 방법을 도시하며, 도 7은 다양한 실시예에 따른 결합 이미지 및 위상 이미지의 예시를 도시한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1 및 도 3의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120), 도 3의 프로세서(320))는, 610동작 에서 지문 인식과 관련된 이벤트 발생에 응답하여 복수의 광학식 지문 센서들(예: 도3의 제1 지문 센서(340), 제2 지문 센서(350))을 온(on)할 수 있다.

일 예를 들어, 프로세서(320)는 전자 장치(101)의 잠금 해제 요청 또는 보안 기능이 설정된 어플리케이션(예: 금융 앱)의 실행 요청에 응답하여 복수의 광학식 지문 센서들(예: 제1 지문 센서(340) 및 제2 지문 센서(350))을 활성화시킬 수 있다.

어떤 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 광학식 지문 센서들과 함께 디스플레이(예: 잠금 상태일 경우)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160), 도 3의 디스플레이(310))도 온(on)할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 지문 센서의 활성화 상태를 알리거나 지문 인식을 수행하도록 유도하는 시각적 객체(예: 지문 모양 객체)(미도시)를 지문 센서들(예: 제1 지문 센서 및 제2 지문 센서)이 배치된 디스플레이의 일 영역(다시 말해, 지문 측정 영역)에 표시할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 지문 센서의 제1센싱 영역과 제2 지문 센서의 제2 센싱 영역(예: 도 4의 제1 센싱 영역(445)과 제1 센싱 영역(455))의 적어도 일부가 중첩되도록 제1 지문 센서 및 제2 지문 센서가 전자 장치(101) 내에 배치될 수 있다. 제1 지문 센서는 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개(예: 도 4의 제1 조리개(442))를 포함하고, 제2 지문 센서는 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2 조리개(예: 도 4의 제2 조리개(452))를 포함할 수 있다. 지문 측정 영역은, 제1 지문 센서의 제1센싱 영역과 제2 지문 센서의 제2 센싱 영역을 포괄하는 전체 영역을 의미할 수 있다.

620동작에서, 프로세서(320)는 외부 객체로부터 반사되는 반사광을 획득하기 위해 광원을 이용하여 외부로 광을 조사할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 지문 센서들(예: 제1 지문 센서 및 제2 지문 센서)이 배치된 영역에 위치한 디스플레이의 광원(예: LED 픽셀)을 발광시킬 수 있다.

제1 지문 센서는 제1 조리개(및 제1 렌즈 포함)의 광 투과홀을 통과하여 외부 객체(예: 사용자 손가락)로부터 반사된 광을 수집하고, 수집된 신호를 프로세서(320)로 전달하고, 제2 지문 센서는 제2 조리개(및 제2 렌즈 포함)의 광 투과홀을 통과하여 외부 객체(예: 사용자 손가락)로부터 반사된 광을 수집하고, 수집된 신호를 프로세서(320)로 전달할 수 있다.

630 동작에서, 프로세서(320)는 제1 지문 센서로부터 전달된 신호를 기반으로 제1 지문 이미지를 획득할 수 있다. 635 동작에서, 프로세서(320)는 제2 지문 센서로부터 전달된 신호를 기반으로 제2 지문 이미지를 획득할 수 있다.

도면에 도시되지 않았으나, 전자 장치(101)가 제3 지문 센서 내지 제N 지문센서 중 적어도 일부를 더 포함할 경우, 프로세서(320)는 각각의 지문 센서들로부터 획득한 신호를 통해 복수개의 지문 이미지를 획득할 수 도 있다.

프로세서(320)는 지문의 마루(ridge) 및 골(valley) 부분에서 발생되는 광의 세기 차이(또는 반사량 차이)를 구분하고, 광 세기 차이를 마루(ridge) 및 골(valley) 형상으로 변경하여, 지문의 형상에 대응하는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지를 획득할 수 있다.

640 동작에서, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지의 중복 부분을 처리하여 하나의 이미지로 합친 결합 이미지를 생성할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 지문 센서 및 제2 지문 센서의 센싱 영역들은 일부가 중첩되었으므로, 제1 지문 이미지(710) 및 제2 지문 이미지(715)는 일부가 중복된 중첩 영역(duplicate area)이 포함될 수 있다. 프로세서(320)는 제1 지문 이미지(710)에 포함된 제1 중첩 영역(730)과, 제2 지문 이미지(715)에 포함된 제2 중첩 영역(735)을 서로 매칭하여 중복 부분을 처리한 후, 하나로 합친 결합 이미지(720)로 생성할 수 있다.

일 예를 들어, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지(710)와 제2 지문 이미지(715) 중 하나에서 중첩 영역을 제거(또는 잘라내기)하고 이들을 합치는 방식으로 결합 이미지(720)를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지(710)와 제2 이미지(715)의 중첩 영역에 대해 서로 합치면서 가변적으로 가중치(weighting)를 주는 방식으로 결합 이미지(720)를 생성할 수 있다. 결합 이미지 생성 방식은 이에 한정하지 않으며, 다양한 방식으로 결합 이미지(720)가 생성될 수도 있다.

650 동작에서, 프로세서(320)는 결합 이미지와 등록된 지문 인증 데이터를 비교하여 인증을 시도하는 외부 객체가 인증된 사용자의 지문과 일치하는지 여부를 결정할 수 있다.

어떤 실시예에 따르면, 640동작은 생략될 수도 있으며, 640 동작이 생략될 경우, 프로세서(320)는 제 1 지문 이미지를 등록된 지문 인증 데이터와 비교하거나 제2 지문 이미지를 등록된 지문 인증 데이터와 비교하여 외부 객체가 인증된 사용자 지문과 일치하는지 여부를 결정할 수도 있다.

640 동작 및 650 동작과 병렬적으로 또는 독립적으로 645 동작 및 660동작을 수행할 수 있다.

645 동작에서, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지의 중첩 영역에서의 차동 성분을 이용하여 위상 이미지를 생성할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 프로세서(320)는 제1 지문 이미지(710)에서 제1 중첩 영역(730)을 확인하고, 제2 지문 이미지(715)에서 제2 중첩 영역(735)을 확인할 수 있다. , 프로세서(320)는 제1 중첩 영역(730) 및 제2중첩 영역(735)의 차동 성분을 구하여 중첩 영역들에 대응하는 위상 이미지(740)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 제1 중첩 영역(730) 및 제2중첩 영역(735)을 픽셀 바이 픽셀(pixel by pixel) 로 빼면, 중복된 영역에 대응하는 위상 이미지(740)를 획득할 수 있다.

한편, 전자 장치(101)가 차동 성분을 구할 때, 도 5b에서 설명한 바와 같이, 3D 객체에 의해 지문 이미지들이 획득되면, 지문의 마루(ridge) 방향(예: 제1 조리개 및 제2 조리개가 좌우 방향으로 서로 상보적인 형상을 가짐)에 따른 컨트라스트 이미지로 획득되나, 2D 객체에 의해 지문 이미지들이 획득되면, 차동 성분으로 인해 컨트라스트를 가지지 않는 이미지로 획득될 수 있다.

660 동작에서, 프로세서(320)는 위상 이미지를 기반으로 인증을 시도하는 외부 객체가 입체 패턴을 갖는지 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 중첩 영역에서의 차동 성분을 이용하여 획득한 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우, 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정하고, 위상 이미지가 컨트라스트를 가지지 않는 이미지인 경우, 외부 객체가 입체 패턴이 아닌 2D 패턴인 것으로 결정할 수 있다.

670 동작에서, 프로세서(320)는 650동작에서 외부 객체가 등록된 지문 정보와 일치하는 조건 및 660 동작에서 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정되는 조건을 모두 만족하는 경우 지문 인증을 성공할 수 있다.

일 예를 들어, 프로세서(320)는 지문 인증 성공 시, 전자 장치(101)의 잠금을 해제하거나, 보안이 요구되는 기능, 리소스 또는 어플리케이션의 접근을 허여 할 수 있다.

680 동작에서, 프로세서(320)는 650동작에서 외부 객체가 등록된 지문 정보와 일치하지 않거나, 660 동작에서 외부 객체가 입체 패턴이 아닌 것으로 결정되는 경우, 지문 인증을 실패하고 지문 인증 동작을 종료시킬 수 있다.

도 8은 다양한 실시예에 따른 조리개들의 배치 형상들을 도시한다.

도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 복수의 광학식 지문 센서에 포함되는 조리개들(예: 도 3의 제1 조리개(342), 및 제 2 조리개(352))은 다양한 형태로 상보적인(complementary) 구조를 가지도록 설계될 수 있다.

위상 이미지에서 3D객체의 깊이 방향의 변화는 조리개들의 형태에 따라 다른 방향으로 컨트라스트(contrast) 차이가 발생될 수 있다.

일 예로, 참조부호8001에 도시된 구조로 제1 조리개(810) 및 제2 조리개(815)가 배치된 경우, 제1 이미지 및 제2 이미지의 차동 성분으로 인해 획득된 위상 이미지는 좌우 방향으로의 깊이 변화 여부가 컨트라스트 변화로 나타날 수 있다.

다른 예로, 참조부호 8002에 도시된 구조로 제1 조리개(820) 및 제2 조리개(825)가 배치된 경우, 제1 이미지 및 제2 이미지의 차동 성분으로 인해 획득된 위상 이미지는 상하 방향으로의 깊이 변화 여부가 컨트라스트 변화로 나타날 수 있다.

또 다른 예로, 참조부호 8003에 도시된 구조와 같이, 제1 조리개(830) 및 제2 조리개(835)가 서로 상보적인 구조로 설계 될 수 있으며, 참조부호8004에 도시된 구조로 제1 조리개(840) 및 제2 조리개(845)가 서로 상보적인 구조로 설계 될 수 있으며, 이에 한정하지 않으며, 서로 상보적인(complementary) 구조일 경우, 임의의 방향으로도 제1 조리개 및 제2 조리개가 설계될 수도 있다.

도 9는 다양한 실시예에 따른 복수개의 광학식 지문 센서들의 배치 형상들을 도시한다.

도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1및 도 3의 전자 장치(101))는 복수의 광학식 지문 센서들(예: 도 3의 제 1 지문 센서(340) 및 제 2 지문 센서(350))을 다양한 형태로 배치할 수 있다.

예를 들어, 전자 장치(101)는 위상 이미지를 획득하기 위한 조리개들의 방향이 동일하게 정렬되어 위상 정보가 표현되지 않을 가능성을 줄이고, 단일 지문 센서가 사용되는 영역보다 상대적으로 큰 영역에서 지문 이미지를 획득하기 위해 복수의 광학식 지문 센서들을 배치할 수 잇다.

참조부호9001에 도시된 바와 같이, 전자 장치(101)는 제1 방향에서의 제1 센싱 영역(910) 및 제2 센싱 영역(915)이 중첩되도록 지문 센서들을 배치하거나, 참조부호 9002에 도시된 바와 같이, 제2 방향에서의 제1 센싱 영역(920) 및 제2 센싱 영역(925)이 중첩되도록 지문 센서들을 배치할 수 있다.

전자 장치(101)는 참조부호 9003 또는 참조부호9004 와 같이, 4개 이상의 광학식 지문 센서를 배치할 경우, 조리개들의 구조에 따라 2개 이상의 센서 영역이 중첩될 필요는 없으므로, 2개의 지문 센서씩 페어(pair)되는 형태로 지문 센서들을 배치할 수 있다. 예를 들어, 참조부호9003에서는 제1 센싱 영역(930) 및 제2 센싱 영역(935)을 한쌍으로 중첩 영역이 발생되고, 제3 센싱 영역(937) 및 제4 센싱 영역(939)을 한쌍으로 중첩 영역이 발생 되도록 지문 센서들을 배치할 수 있다. 참조부호9004에서는, 제1 센싱 영역(940)과 제2 센싱 영역(941)을 한쌍으로 배치하고, 제3 센싱 영역(943) 및 제4 센싱 영역(945)을 한쌍으로 배치하고, 제5 센싱 영역(947) 및 제6 센싱 영역(949)을 한쌍으로 배치할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 복수의 광학식 지문 센서들을 포함하는 전자 장치(101)의 지문 정보 획득 및 인증 방법은, 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하는 동작, 상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하는 동작, 상기 제1 지문 이미지와 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하는 동작, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하는 동작, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 동작 및 상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하는 동작을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 동작은, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 중복 부분을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지(combined image)를 생성하는 동작을 더 포함하고, 상기 결합 이미지가 상기 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 상기 디스플레이를 통한 지문 인식 되도록 설계될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 광학식 지문 센서를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 조리개는 제1 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하고, 상기 제2 조리개는 상기 제1 형상과 반대로 대칭되는 제2 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하도록 설계될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 위상 이미지를 생성하는 동작은, 상기 제1 센싱 영역의 제1 중첩 영역을 획득하고, 상기 제2 센싱 영역의 제2 중첩 영역을 획득하고, 상기 제1 중첩 영역 및 상기 제2 중첩 영역을 픽셀 바이 픽셀로 뺀 값을 확인하여 상기 위상 이미지를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하는 동작은 상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우 상기 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정하고, 상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지지 않는 이미지인 경우, 상기 외부 객체가 2D 패턴인 것으로 결정하는 동작; 및 상기 외부 객체가 2D 패턴일 시 지문 인증 실패하는 동작을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하지 않는 경우 지문 인증을 실패하는 동작을 더 포함할 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어^TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

101: 전자 장치
120,320: 프로세서
310: 디스플레이
340,350: 지문 센서

Claims

전자 장치에 있어서,
디스플레이;
상기 디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서;
상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서;
메모리; 및
상기 디스플레이, 상기 제1 지문 센서, 상기 제2 지문 센서, 및 상기 메모리와 동작적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하고,
상기 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하고,
상기 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하고, 상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하고,
상기 제1 지문 이미지 및 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하고,
상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하도록 설정된 인스트럭션들을 저장하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 중복 부분을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지(combined image)를 생성하고,
상기 결합 이미지가 상기 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하도록 설정된 인스트럭션들을 더 저장하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 상기 디스플레이를 통해 지문 인식되도록 설계된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 상기 제2 센싱 영역을 포함하여 지문 측정 영역이 지정되고,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 지문 측정 영역에 대응하는 상기 디스플레이의 일부에 광원을 조사하도록 설정된 인스트럭션들을 더 저장하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 광학식 지문 센서를 포함하고,
상기 제1 지문 이미지는 상기 외부 객체에서 반사된 광 성분 중 상기 제1 조리개에 의해 상기 제1 성분으로 필터링된 진폭 이미지이고, 상기 제2 지문 이미지는 상기 외부 객체에서 반사된 광 성분 중 상기 제2 조리개에 의해 상기 제2 성분으로 필터링된 진폭 이미지인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 성분은 공간 주파수 도메인에서 특정 축을 기준으로 음의 방향 성분이고, 상기 제2 성분은 상기 특정 축을 기준으로 양의 방향 성분이며,
상기 특정 축은 x축, y축 또는 임의의 방향을 가진 축 중 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 조리개는 제1 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하고, 상기 제2 조리개는 상기 제1 형상과 반대로 대칭되는 제2 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하도록 설계된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 제1 센싱 영역의 제1 중첩 영역을 획득하고, 상기 제2 센싱 영역의 제2 중첩 영역을 획득하고, 상기 제1 중첩 영역 및 상기 제2 중첩 영역을 픽셀 바이 픽셀로 뺀 값을 확인하여 상기 위상 이미지를 획득하도록 설정된 인스트럭션들을 더 저장하는 전자 장치.
제8항에 있어서,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우 상기 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정하고,
상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지지 않는 이미지인 경우, 상기 외부 객체가 2D 패턴인 것으로 결정하여 인증 실패하도록 설정된 인스트럭션들을 더 저장하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리는, 상기 프로세서가,
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 않는 경우 지문 인증을 실패하도록 설정된 인스트럭션들을 더 저장하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 제3 지문 센서 및 제4 지문 센서를 더 포함하고,
상기 제3 및 상기 제4 지문 센서의 지문센서 영역들의 적어도 일부가 중첩되도록 배치하되, 상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서의 중첩 영역과 교차되지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
복수의 광학식 지문 센서들을 포함하는 전자 장치의 지문 정보 획득 및 인증 방법에 있어서,
디스플레이 하단에 배치되며, 제1 성분으로 광을 필터링하는 제1 조리개를 포함하는 제1 지문 센서를 통해 지문 인증을 요구하는 외부 객체에 대응하는 제1 지문 이미지를 획득하는 동작;
상기 제1 지문 센서의 제1 센싱 영역과 적어도 일부가 중첩된 제2 센싱 영역을 갖도록 배치되며, 상기 제1 성분과 상보적인 제2 성분으로 광을 필터링하는 제2조리개를 포함하는 제2 지문 센서를 통해 상기 외부 객체에 대응하는 제2 지문 이미지를 획득하는 동작;
상기 제1 지문 이미지와 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 차동 성분을 기반으로 위상 이미지를 생성하는 동작;
상기 위상 이미지를 통해 상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하는 동작;
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 동작; 및
상기 외부 객체가 입체 패턴이며, 상기 등록된 지문 인증 데이터와 일치하는 조건을 모두 만족할 시, 상기 외부 객체의 지문 인증을 성공하는 동작을 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 동작은,
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지가 중첩된 영역의 중복 부분을 처리하여 하나로 합친 결합 이미지(combined image)를 생성하는 동작을 더 포함하고,
상기 결합 이미지가 상기 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 상기 디스플레이를 통한 지문 인식 되도록 설계된 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 제1 지문 센서 및 상기 제2 지문 센서는 광학식 지문 센서를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 조리개는 제1 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하고, 상기 제2 조리개는 상기 제1 형상과 반대로 대칭되는 제2 형상을 갖는 홀 영역으로 광을 통과시키고 다른 영역으로는 광을 차단하도록 설계된 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 성분은 공간 주파수 도메인에서 특정 축을 기준으로 음의 방향 성분이고, 상기 제2 성분은 상기 특정 축을 기준으로 양의 방향 성분이며,
상기 특정 축은 x축, y축 또는 임의의 방향을 가진 축 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 위상 이미지를 생성하는 동작은,
상기 제1 센싱 영역의 제1 중첩 영역을 획득하고, 상기 제2 센싱 영역의 제2 중첩 영역을 획득하고, 상기 제1 중첩 영역 및 상기 제2 중첩 영역을 픽셀 바이 픽셀로 뺀 값을 확인하여 상기 위상 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 외부 객체가 3차원 형상의 입체 패턴인지를 확인하는 동작은
상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지는 이미지인 경우 상기 외부 객체가 입체 패턴인 것으로 결정하고, 상기 위상 이미지가 컨트라스트를 가지지 않는 이미지인 경우, 상기 외부 객체가 2D 패턴인 것으로 결정하는 동작; 및
상기 외부 객체가 2D 패턴일 시 지문 인증 실패하는 동작을 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 지문 이미지 및 상기 제2 지문 이미지 중 적어도 하나가 등록된 사용자의 지문 인증 데이터와 일치하지 않는 경우 지문 인증을 실패하는 동작을 더 포함하는 방법.