KR930000692B1 - 생체검지장치 및 이것을 사용하는 지문조합 시스템. - Google Patents

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Description

생체검지장치 및 이것을 사용하는 지문조합 시스템.

제1도는 본 발명의 첫번째 형태에 따른 생체검지장치의 원리를 도시하는 도.

제2도는 본 발명의 두번째 형태에 따른 생체검지장치의 원리를 도시하는 도.

제3도는 본 발명의 세째 형태에 따른 생체검지장치의 원리를 도시하는 도.

제4a도는 내지 제3c도는 제1도에 도시된 첫번째 형태에 따른 실시예로서, 제4a도는 평면도, 제4b도는 화살표 b를 따라 취한 단면도, 제4c도는 화살표 c를 따라 취한 단면도.

제5도는 제4도의 광검출기 배열의 전형적인 예를 도시하는 회로도.

제6a도는 내지 제6f도는 제4도의 실시예에서 사용된 생체검지의 원리를 설명하는 도.

제7도는 생체 및 비생체의 판별레벨들과 제5도의 광검출기 출력레벌 사이의 관계를 도시하는 도.

제8도는 제4도의 실시예가 적용되는 지문조합 시스템에서 생체검지 및 지문조합동작의 공정을 도시하는 흐름도.

제9도는 제2도에 도시돈 본 발명의 두번째 형태에 따른 실시예를 도시하는 도.

제10도는 제9도에 도시된 광검출기들과 비교기의 전형적인 예를 도시하는 회로도.

제11a도 내지 제11d도는 제9도의 실시에에서 사용된 생체검지의 원리를 설명하는 도.

제12도는 제3도에 도시된 본 발명의 세번째 형태에 따른 실시예를 도시하는 도.

제13도는 제12도의 실시예에서 사용된 생체검지의 원리를 설명하는 도.

제14도는 제12도의 실시예에서 변형예를 도시하는 도.

제15도는 본 발명의 실시예에 따른 지문입력장치의 원리를 설명하는 도.

제16도는 제15도의 장치의 보다 구체적인 실시예를 도시하는 도.

제17도와 제18도는 각각 화절렌즈들을 사용하는 두가지 방법을 설명하는 도.

제19도는 제16도의 실시예의 변형예를 도시하는 도.

제20도는 제19도의 실시예의 변형예를 도시하는 도.

제21도는 본 발명의 실시예에 따른 생체식별 시스템의 구성도.

제22도는 광 스포트(Spot)의 직경에 대한 반사경향 값사이의 관계를 도시하는 그래프.

제23도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체식별 시스템의 구성도.

제24도는 선형의 광 P와 손가락 사이의 관계를 도시하는 도.

제25a도와 제25b도는 본 발명의 실시예에 따른 지문 영상 입력장치의 원리를 설명하는 도.

제26도는 제25a도와 제25b도에 도시된 지문영상 입력장치의 블럭도.

제27도는 제26도의 부분확대도.

제28도는 제26도에 도시된 장치에 사용되는 광검출기(CCD)의 설명도.

제29도는 제28도에 도시돈 선 A와 B의 비데오 신호출력의 형태 구성도.

제30도는 본 발명의 다른 실시예의 따른 제26도와 유사한 블록도,

제31도는 제30도의 부분확대도.

제32도는 전형적인 지문영상 입력장치의 배열의 측면 구성도.

제33도는 종래의 생체검지장치를 설명하는 도.

제34도는 종래의 다른 생체검지장치를 설명하는 도.

제35도는 종래의 문제점들을 설명하는 도.

본 발명은 생체검지장치 및 이것을 사용하는 지문조합 시스템에 관한 것이다.

정보 시스템의 사용과 보급이 증가함에 따라 이들 시스템의 안정성을 유지하는 방법의 문제점이 발생한다. 최근, 정보 시스템의 사용이 허용된 사람을 확인하는 하나의 수단으로서, ID카드가 사용되고 있으나, ID카드는 쉽게 분설하거나 도난당한다. 또한 카드의 주인의 대해 알려진 정보를 사용하여 ID카드의 코우드번호를 얻는 것을 비교적 간단하다. 따라서 ID카드의 대체로서, 지문이 사용된다. 왜냐하면, 이들은 각각의 사람마다 다르며, 사람의 일생동안 변하지 않기 때문이다. 그러므로, 지문에 대해 각종의 간단한 개별조합장치와 지문조합 시스템이 개발되었다.지문조합 시스템에서, 지문은 영상으로서 다루어지며, 따라서 이러한 종류의 시스템에는 지문의 검지된 영상을 영상 데이타로 변환하기 위한 입력장치가 제공되어야만 한다.

제32도는 지문영상 입력장치의 전형적인 배열의 구성도이다. 이 장치와 동작에서, 손가락 70은 투명체 71에 접촉하도록 놓여지며, 그 손가락은 화살표로 나타낸 바와같이 조명된다. 지문의 돌기부로 부터 산란된 빛 중에, 투명체의 계면에서 전반사된 그의 구성성분(점선들로 나타낸)은 영상을 형성하기 위해 광학계 72에 의하여 집광되고, 전하결합 소자(CCD)와 같은 광검출기 73이 (돌기부)패턴의 영상을 얻기위해 사용된다.

그렇지만, 전에 등록된 지문의 패턴과 동일한 불규칙 패턴을 갖는 레프리커 (replica)가 발생될 수 있고, 지문조합에 사용될 수 있으며, 따라서 시스템의 안정성을 보장할 수 없다. 따라서, 지문영상 입력장치와 접촉하는 샘플의 불규칙한 패턴이 진짜 손가락(생체)으로 부터 생기는 것인지, 아니면 레프리커(비생체)로부터 생기는 것인지를 식별할 수 있는 기구, 즉 생체검지기구가 필요하다.

제33도에는 종래의 생체검지장치의 실시예가 도시되어 있다. 이 첫번째 종래의 실시예는 인체를 통하여 전달되는 광의 양이 인체의 맥동에 의하여 변화되는 현상을 이용하는 광학 시스템이다. 즉, 광원 81로부터의 적색광에 대한 손가락 80의 광투과율은 인체의 맥동과 동일한 싸이클로 변화되며, 투과율변화의 이 주기는 샘플이 생체인지, 아닌지를 식별하기 위해 광검출기 82에 의하여 검지된다.

제34도에는 다른 시스템(두번째 종래의 실시예)이 도시되어 있다. 이것은 손가락의 저항치와 레프리커와 저항치 사이의 차를 이용하는 전기적인 시스템이다. 손가락이 접촉되는 표면(빗금친 부분)에는 손가락의 저항치를 측정하기 위해 투명전극 91과 92가 배열되어 있으며, 그 측정된 값은 손가락이 생체인지 아닌지를 식별하기 위해 미리 설정된 레트리커의 저항치와 비교된다. 이 경우에 지문영상 입력장치는 저극패턴의 영상과 함께 비교되고 판별될 지문의 영상을 수신한다.

첫번째 종래 실시예에 따라, 맥동을 검지하기 위해서는 수초이상의 시간이 필요하므로, 생체검지를 행하기 위해서는 손가락이 맥동을 검지하기 위해 필요한 시간동안 지문영상 입력장치와 접촉을 유지하여야만 한다. 이것은 만일 샘플에 의한 접촉이 그 시간이 경과하기 전에 중단되면, 샘플이 생체인지 아닌지를 판별하는 것이 불가능한 문제가 있다.

두번째 종래 실시예는, 생체검지에 필요한 시간이 짧다는 점에서는 문제가 없으나, 전극 패턴이 지문의 영상을 혼란시킬 수 있다. 그러므로 비록 생체검지가 장애없이 행해질 수 있지만, 생체검지가 실시된 후에 지문조합을 행하는 것은 곤란할 수 있다. 더욱이 인간의 손가락 저항치는 가해지는 압려과 피부상의 땀에 따라서 변화될 수 있다. 이러한 문제를 극복학 위해서는 허용저항치가 매우 커야만 하나, 만일 허용저항치가 크면, 기준치가 레프리커의 저항치 사이의 차가 보다 작아야 하므로, 생체검지 시의 비교와 판별을 행하는 것이 곤란하다. 또한 인간의 손가락과 동일한 저항치를 갖는 레프리커를 제공하는 것이 가능하기 때문에, 시스템의 안정성이 떨어진다.

그러므로 종래의 상기 문제점을 해결학 위하여, 본 발명의 목적은 샐플이 생체인지 아닌지를 순간적으로 판별할 수 있고 샘플의 조건에 좌우되지 않는 생체검지 장치를 제공하는 것이다.

발명의 다른 목적은 생체검지장치를 사용하므로써 지문을 조합하기 위한 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 샘플의 표면을 광의 스포트로 조사할때에 표면의 빛남(Shine)상태가 그 샘플마다 특유하다는 현상을 기초로 한다. 즉, 만일 샘플이 생체(손가락)이면, 조사된 광이 손가락내로 전파확산되고, 손가락에서 반사산란되기 때문에 반사에 의한 손가락의 광조사 부분이 빛날뿐만아니라 광조사 부분 근방이 빛난다. 한편, 만일 샘플이 비생체(예를들면 만일 샘플이 실리콘(Si)계 고무로 된 레프리커이면, 반사와 산란에 의해 광조사 부분에 매우 가까운 부분만이 빛난다.

그러므로 만일 샘플의 광조사점이 결상(結像)광학계의 대상점으로서 설정되면, 대상점의 크기는 샘플이 생체인지 아닌지에 따라 변화된다. 또한 형성되는 심플의 영상크기도 샘플이 생체인지 아닌지에 따라 변화한다. 그러므로 영상의 크기를 검지하고 그것을 기준치와 비교하므로써, 샘플이 생체인지 아닌지를 식별할 수 있다.

그러므로 본 발명의 첫번째 형태에 따라, 광원 광원으로부터의 광빔 L₁을 집광하고, 샘플의 표면을 광의 스포트로 조사하기 위한 집광 광학계, 샘플의 조사부분으로 부터 반사되고 산란된 광을 집광하여 조사부분의 상을 소정위치에 형성하기 위한 결상 광학계, 및 조사된 부분의 영상크기를 검출하고, 검출된 영상의 크기를 지시하는 검출신호를 출력하기 위한 소정위치에 배열된 광검출 수단으로 이루어지는 생체검지장치가 제공된다.

본 발명의 두번째 형태에 따라 광원, 광원으로 부터의 광빔을 집광하고, 샘플의 표면을 광의 스포트로 조사하기 위한 집광 광학계, 샘플의 조사부분으로 부터 반사되고 산란된 광을 집광하고, 조사된 부분의 상을 소정위치에 형성하기 위한 결상 광학계, 조사된 부분의 영상크기를 검지하고, 조사광빔이 반사되고 산란되는 샘플의 영역중심의 조사부분의 중심으로 부터 옮겨지는 여부를 검지하고, 영상크기를 지시하는 검출신호 J₂와 변위의 존재유무를 출력하기 위한 소정위치에 배열는 광검출기 수단으로 이루어지는 생체검지장치가 제공된다.

만일 산란광이 소정방향으로 편광되면, 편광방향에서 구성성분의 광도는 샘플이 생체(손가락)인지 또는 비생체(레프리커)인지에 따라 변화할 것이다. 그러므로 편광방향에서 구성성분분들의 광도를 기초로하여 편광상태를 비교하고 판별하므로써 샘플이 생체인지 아닌지를 식별할 수 있다.

본 발명의 세번째 형태에 따라, 광원, 샘플의 표면을 광의 스포트로 조사하기 위하여 광원으로 부터의 광을 선형으로 편광하고 집광하기 위한 편광, 집광 광학계, 샘플의 조사부분으로 부터 반사되고 산란된 광을 집광하고 집광된 광을 소정방향으로 편광시키는 집광. 편광 광학계 및 편광된 광의 편광된 구성성분의 세기를 검지하고, 편광된 광의 검지된 광도를 기초로하여 편광상태를 지시하는 검출신호 J₂을 출력하기 위한 광검출수단으로 이루어지는 생체검지 장치가 제공된다. 샘플이 생체인지 아닌지를 식별하는 것은 광검출수단으로 부터 출력된 검출신호에 따라 이루어진다.

본 발명은 또한 첫번째 내지 세번째 형태들 중 어느 하나를 기초로한 생체검지장치로 이루어지는 지문조합 시스템을 제공한다. 여기에서, 샘플이 손가락일 때에만, 샘플을 확인하기 위해서 지문조합 시스템은 손가락의 패턴을 영상 데이타로변환되고, 그 변환된 영상 데이타를 사전에 등록되어 있는 지문의 영상데이타와 비교를 한다.

상술된 첫번째와 두번째 형태들은 샘플의 표면을 광의 스포트로 조사할 때에 표면이 빛남이 그 샘플마다 특이하다는 현상을 이용하는 것이다. 이러한 개념을 기초로하여, 샘플의 영상크기가 검지되거나, 반사 및 산란이 일어나는 샘플의 영역 중심이 샘플의 조사부분 중심으로 부터 이동하는 여북가 판별되며, 따라서 샘플이 생체(진짜 손가락)인지 비생체(레프리커)인지를 식별할 수 있다. 세번째 형태는 샘플의 표면이 직선 편광된 광으로 조사될 때에 심플이 인간의 손가락인지 레프리커인지에 따라 표면으로 부터 반사되고 산란된 광의 편광특성이 본질적으로 다르다는 형상을 이용한다. 즉 편광방향 성분의 광도를 기초로하여 편광상태들을 샘플이 생체인지 아닌지를 판별하기 위해 기준치와 비교된다.

상술한 바와같이, 본 발명의 생체검지장치는 샘플의 상태(땀, 가해진 압력, 및 샘플이 검지장치에 접촉하고 있는 시간)에 영향을 받지 않고 샘플이 생체인지 아닌지를 순간적으로 판별할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들의 상기 특징들 및 동작을 수반된 도면들에 의거하여 상세히 설명할 것이다.

제1도는 광원1, 광원으로부터의 광빔 L₁을 집광하고 검지될 샘플 5의 표면을 광의 스포트로 조사하기 위해 집광 광학계 2를 포함하는 본 발명의 첫번째 형태에 따른 생체 검지장치의 원리도이다. 또한 검지장치는 샘플 5의 조사부분으로부터 반사되고 산란된 광 L₂를 집광하고 소정위치에 조사부분의 영상을 형성하기 위한 결상광학계 3과 조사부분의 영상크기를 검지하고 검지된 영상의 크기를 지시하는 검출신호 J₁을 출력하기 위해 소정위치에 배열된 광검출수단 4를 포함한다. 샘플이 생체인지 아닌지의 판별은 광검출수단으로 부터의 검출신호 출력에 따라 이루어진다.

샘플 5의 표면을 광의 스포트로 조사하고, 심플 5가 진짜 손가락이면, 조사된 광의 손가락 안쪽으로 확산되어, 조사된 광이 반사되고 산란되는 영역중심 손가락의 조사부분 중심으로 부터 이동된다. 반대로, 샘풀이 레프리커이면, 조사된 광이 레프리커 안쪽으로 전파·확산되지 않아, 변위가 발생하지 않는다.

그러므로, 샘플으 영상크기 및 변위의 존재 유무를 검지하므로써, 샘플이 생체인지 아닌지를 판별할 수 있다.

따라서, 본 발명의 두번째 형태는 제2도에 도시된 바와같이, 광원 1, 광원으로 부터의 광빔 L₁을 집광하고 검사될 샘플 5의 광 스포트로 조사하기 위한 집광학계 2, 샘플 5의 조사부분으로 부터 반사되고 산란된 광 L₂를 소정위치에 형성하기 위한 결상광학계 3, 및 조사부분의 영상크기를 검지하고, 조사된 광빔이 반사되고 산란되는 샘플의 영역 R의 중심 C₁이 조사부분의 중심 C₂로부터 이동되는지 않는지를 판별하고, 영상크기를 지시하는 검출신호, J₂와 변위의 존재유무를 출력하기 위하여 소정 위치에 배열된 광검출수단 4A로 이루어지는 생체검지장치를 제공한다. 샘플이 생체인지 아닌지의 판별은 광검출수단으로 부터의 검출 신호 출력에 따라 이루어진다.

더욱이, 광 스포트가 샘플표면을 조사하기 위해 직선편광되면, 조사된 광은 샘플에 의하여 반사되며, 단일 샘플이 손가락이면, 조사된 광은 또한 다양한 편광방향의 구성 성분을 갖는 산란광을 제공하기 위하여 손가락 안쪽으로 반사되고 산란된다.

본 발명의 세번째 형태에 따른 생체검지장치는 제3도에 도시된 바와같이, 광원 1, 검사될 샘플 5의 표면을 광 스포트로 조사하기 위하여 광원 1로부터의 광빔 L₁을 직선편광, 집광하기위한 편광, 집광 광학계 2A, 샘플의 조사부분으로 부터 반사되고 산란된 광 L₂″를 집광하고 집광된 광을 소정방향으로 편광하기 위한 집광·편광 광학계 3A, 및 편광된 광 L₃의 편광된 구성성분의 세기를 검출하고, 편광된 광의 검출된 광의 세기를 기초로하여 편광상태를 지시하는 검출신호 J₃을 출력하기 위한 광검출수단 4B로 이루어진다. 샘플이 생체인지 아닌지의 판별은 광검출수단으로 부터의 검출신호출력에 따라 이우러진다.

제4A도와 제4B도는 본 발명의 첫번째 형태(제1도)에 따른 실시예로서, 제4A도는 평면도, 제4B도는 지문의 영상을 형성하기 위한 결상광학계를 도시하는 제4A도의 화살표 B를 따라 취한 측면도, 제4C도는 본 발명에 따른 생체를 검지하기 위한 광학계를 도시하는 제4A도으 화살표 C를 따라 취한 측면도이다. 제4A도-제4C도에 도시된 시스템은 지문조합시스템의 지문영상 입력장치의 일부를 구성한다.

제4A도-제4C도에서, 10은 샘플로서의 손가락(진자 손가락 또는 실리콘계 고무로 된 레프리커)을 나타내며, 11은 지문의 영상을 형성하기 위해 사용된 광원으로서 채용된 발광다이오드(LED)를 나타내며, 12는 지문의 영상에 대응하는 광에 따른 지문의 영상을 지시하는 전기신호를 발생하기 위한 지문영상 검지소자로서 채용된 전하결합 소자(CCD)를 타나내고, 13은 생체를 검지하기 위한 광원으로서 채용되는 반도체 레이져(또는 LED)를 나타내고, 14는 다수의 영역들로 분할된 광수신영역을 갖는 광검출기를 나타낸다. 광검출기 14의 출력은 V_L로 낱타낸다.

더욱이, 20은 단면방향으로 비스듬히 절단된 4개의 사선 절단면 21-24를 갖는 투명도광판을 나타낸다. 렌즈 21_a는 반도체 레이저 13으로 부터의 광빔을 집속하기 위해 사선절단면 21_a에 접착되고, 렌즈 22_a는 광검출기 14의 광수신면 위의 도광판 20으로 부터의 광빔을 접속하기 위해 사선절단면 22에 접착된다. 사선절단면 21과 22는 도광판 20의 반대쪽으로 절단되며, 이에 따라 렌즈 21_a에 의하여 집속된 광빔은 도광판 20에서 반복적으로 전반사되고, 손가락 10이 도광판 20에 접촉하는 부분으로 부터 반사되고 산란되며, 렌즈 22_a를 통과하여 최종적으로 광검출기 14의 광수신면에 도달한다. 사설절단면 24는 거울면을 형성하고, 구멍조절부 25는 사선절단면 24를 대향하는 도광판 20의 한측면에 형성된다. 렌즈 26은 도광판 20으로부터 방출된 광빔을 CCD 12의 광수신면에 집속하기 위하여 구멍조절부 25에 접착되며, 이 경우에, 사선절단면 24는 광원(LED)11로부터 방출되고 손가락 10에 의해 반사되고 산란된 광빔이 도광된 20의 저면에 의해 전반사되고, 거울면 24에 의해 반사되고, 구멍조절부 25와 26의 구멍을 통하여 CCD 12의 광수신면에 도달하도록 형성된다.

제5도는 제4도에 도시된 광검출기의 실시예를 도시한다. 광검출기는 14는 3개의 광수신영역 P₁, P₂및 P₃으로 분할된 광수신면 14₁를갖는 광수신소자 ; 양옆의 광수신영역 P₁과 P₃에 의하여 수신된 광량에 대응하는 광학 출력 S₁과 S₃의 합을 연산하기 위한 이득 k(상수)를 갖는 연산증폭기 15, 및 중앙의 광수신영역 P₂에 의하여 수신된 광량에 대응하는 광학출력 S₂와 연산증폭기 15의 출력사이의 차를 연산하기 위한 연산증폭기 16으로 이루어진다. 상수 k는 (S₁＋S₂)과 S₂사이의 차를 정정하기 위한 계수이다. 그러므로, 광검출기 14의 출력 V₁은 “K(S₁-S₃)-S₂”로 표현된다.

도면에서, 빗금친 부분 17은 손가락 10의 영상을 나타내며, 영상은 반도체 레이져 13으로 부터 방출된 광빔으로 부터 얻어진다. 광빔은 손가락 10위에 조사되며, 손가락 10에 의하여 반사되고 산란되어 광검출기의 광수신면 14₁위에 영상을 형성한다.

제4도의 실시예 동작(생체검지)을 제6도에 의거하여 서술하기로 한다. 제6A도는 진짜 손가락의 지문이고, 제6B도는 레프리커의 지문이고, 제6C도는 제6A도의 조사부분의 선 A-A'를 따라 취한 광강도 분포도이고, 제6D도는 제6B도의 조사부분의 선 B-B'를 따라 취한 광강도 분포도이고, 제6E도는제6A도의 광검출기의 광수신면 14_a상의 나타나는 영상에서, 제6F도는 제6B도의 광검출기의 광수신면 14_a상에 나타나는 영상이다.

만일 손가락 10이 진짜이면, 반사에 의한 손가락의 조사분분이 빛날 뿐만아니라, 조사된 광이 손가락 안쪽으로 전파되고 확산되어 손가락에서 반사되고 산란되므로써 조사부분의 주변부로 빛난다. 즉, 제6C도에서 점선 F로 나타낸 바와같이, 플레어 (flare)가 발생한다. 그 결과, 제6E도에 빗금부분으로 나타낸 바와같이 양옆의 광수신영역 P₁과 P₃으로 확장한 광검출기의 광수신면 14_a에 나타나는 영상의 중앙 광수신면 p₂에 입사하는 비가 증대된다. 따라서, 광검출기 14의 출력 V_L은 감소되고, -측을 향하여 이동한다.

이 실시예에서, 광검출기 14와 도광판 20사이의 갭, 각 구성요소들의 위치관계 및 광검출기 14의 각 광수신영역 P₁, P₂및 P₃의 크기는 광검출기의 14의 출력 V_L의 샘플이 진짜 손가락 일때는 ＋, 샘플이 레프리커 일때는 -가 되도록 설정된다.(제7도 참조)

상술된 바와같이, 제4도의 실시예는 손가락 10이 진짜손가락(생체)인지 페르리커(비생체)인지를 광검출기 14로 부터 출력된 신호 V_L의 +또는 -상태를 기초로하여 순간적으로 판별할 수 있다.

제4도의 실싱예에 따라, 광을 손가락의 접촉면 상에 경사지게 조사하고, 손가락으로 부터 경사지게 반사된광을 검출하여지만, 이것은 예를들면 반거울(Half mirror)을 사용하여, 손가락 바로아래로 부터 과을 입사하고 손가락 바로 아래를 향하여 반사된 광을 검출할 수 있다.

상술된 지문검지장치는 지문조합 시스템의 지문영상 입력장치에 조립될 수 있다. 제4도에 도시된 실시예를 사용하는 지문조합 시스템에서 생체검지 및 지문조합의 동작순서를 제8도에 의거하여 서술한다.

먼저, 단계 31에서 초기설정이 행해진다. 즉, 생체를 검지하기 위한 반도체 레이저(LD)13이 “ON”상태로 된다. 다음에, 반도체 레이저 13은 광빔을 방출하며, 이 방출된 광빔을 렌즈 21^a를 통하여 도광판 20에 입사된다. 이 광빔은 전반사가 반복된 후, 렌즈 22^a르 통하여 광검출기 14의 광수신면 14^a에 집속된다. 반도체 레이저 13으로 부터 광검출기 14에 이르는 제4A도에 도시된 광의 경로는 단지 하나의 예이며, 상기 광의 경로이외에 많은 다른 광의 경로들이 채택될수 있음을 숙련된 기술자에게 명백할 것이다.

단계 32에서 샘플, 즉 손가락 10이 도광판 20의 소정위치에 놓여지며, 단계 33에서, 그것은 광검출기의 출력레벨 V_L을 판정하는 지문조합장치(도시되지 않았음)에 의하여 광검출기의 출력레벨 V_L이 +인지 -인지를 판별한다. 만일 광검출기의 출력 레벨이 -이면, 단계 34에서 샘플이 비생체(레프리커)인 것을 판별하며, 다음 지문조합을 행하지 않는다. 즉, 처리과정이 종료한다(END).

만일, 광검출기의 출력레벨 V_L이 +이면, 단계 35에서, 샘플을 생체(진짜 손가락)로 판별하고, 이것을 나타내는 제어신호를 지문영상 입력장치(생체검지장치)로 출력한다. 생체검지장치는 제어신호를 수신하며, 단계 36에서, 지문조합용 LED 11을 “ON”상태로 한다. LED 11로부터 방출된 광은 직각 절단면 23을 통하여 도광판 20으로 입사한다. 이과은 손가락의 접촉면에 의해 반사된후, 제4B도의 점선으로 나타낸 바와같이 도광판 20의 저면에 의하여 전반사되고, 다시 거울면 24에 의해 반사되고 도광판 20으로 전파된다. 광은 구멍조절부 25의 구멍과 렌즈 26을 통과하여 CCD 12의 광수신면 상에 집속된다. 제4A도에서 LED 11로부터 CCD 12에 이르는 광의 경로는 단지 하나의 예이며, 이 광은 경로 이외에 다른 광의 경로들이 사용될 수도 있다.

단계 37에서, 지문영상 입력장치 CCD 12상에 형성된 지문영상을 취하여, 지문영상을 영상데이타로 변환하며, 단계 38에서, 지문조합장치는 영상데이타를 이전에 등록된 지문의 영상데이타와 비교하여, 그 지문을 확인한다. 단계 39에서, 지문조합 결과를 기초로하여 시스템의 제어를 행한다. 예를들면, 컴퓨터 실 에의 입실 관리하는 시스템에서, 만일 조합된 지문이 본인과 것과 일치하지 않으면, 입실을 금지하는 시스템 제어가 이루어진다.

만일, 지문조합용 LED 11이 단계 36에서 “ON”상태로 되면, 이것은 생체검지장치에 대해서 잡음이 되기 때문에, 생체검지용 조명과 지문조합용 조명은 시간적으로 시리얼로 행해지는 것이 바람직하다. 생체검지(단계 31-33과 35), 지문조명(단계 36), 및 지문영상 취득(단계 37)의 수 10ms의 짧은 시간 내에 행해져야만 한다. 이것은 생체검지후 손가락을 레프리커로 교환하는 등의 부정행위를 방지하기 위한 것이다.

제9도는 본 발명의 두번째 형태(제2도)에서 따른 실시예를 도시한다.

제9도에서, 40은 샘플인 손가락(진짜 손가락이나 페프리커), 41은 생체를 검지하기 위한 광원인반도체 레이져(또는 LED), 42는 광원 41로부터의 광빔을 집광하고 손가락 40의 표면에 광 스포트로 조사하기 위한 집광광학 계(렌즈), 44는 손가락 표면에 의하여 반사되고 산란된 광을 집광하고, 손가락의 조사부분 영상을 소정위치에 형성하기 위한 결상광학계(렌즈), 45_a와 45_b는 소정위치에 배열된 광검출기들, 46은 비교회로를 각각 나타낸다. 비교회로 46은 광검출기 45a와 45b의 각 광수신면 P_a와 P_b(제10도)에 입사하는 광량에 대응하는 광학출력 S_a와 S_b에 응답하여, 그의 조합을위해 광학출력을 기준치와 비교하며, 손가락 40이 진자 손가락인지 레프리커인지를 지시하는 검출신호 V_L1을 출력한다.

제9도에서 광검출기 45a와 45b의 각 광 수신면들로 손가락의 접촉부분에 의하여 반사된 광의 경로들중, 실선에 의해 나타낸 광의 경로를 손가락 40이 비생체(레프리커)일때 형성되는 것이다. 또한 점선으로 나타낸 손가락 40의 영역은 손가락에서 조사된 광의 전파와 확산에 의해 조사된 광이 반사되고 산란되는 영역이며, 이 영역은 단지 손가락 40이 생체(진짜 손가락)일때만 나타난다. 그러므로 이 경우에 영역 R의 중심은 본래의 조사부분 중심으로 부터 이동되며, 이에 따라 각광검출기 45^a와 45^b의 각 광수신면들로 손가락 접촉부분에 의해 반사된 광의 경로들은 점선으로 나타낸 바와같이 비교적 단면 방향으로 확장한다.

제10도는 제9도에 도시된 광 검출기와 비교예로의 전형적인 예이다.

제10도에서 광검출기 45^a는 광수신면 P_a에 입사하는 광랴에 대응하는 광학출력 S_a를 출력하며 이 출력 S_a는 비교기 46a에 입력된다. 비교기 46a는 입력신호 Sa의 레벨을 소정 벨 Vth₁과 비교하며 만일 S_a＞V_th1이면 신호 “1”을 출력하고 만일 반대로 S_a***V_th1이면 신호 “0”을 출력한다. 유사하게 비교기 46_b는 광검출기 45_b의 광수신면 P_b에 입사하는 광양에 대응하는 광학출력 S_b의 레벨 V_th2와 비교하여 만일 S_b＞V_th2이면 신호“1”을 출력하고 S_b***V_th2이면 신호 “0”을 출력한다. 각 비교기에 출력들은 AND게이트 47에 입력된다.

광 검축기 45_a와 45_b에 의해 검지된 광량이 소정 레벨(V_th1, V_th2)을 초과 할때만 AND게이트 47이 검출신호 V_L1을 “1”로 출력하고 그외의 다른 경우에는 검출신호 V_L1을 “0”으로 출력한다.

도면에서 빗금친부분 48은 손가락 40으로부터 반사되고 산란된 조사광에 의하여 각 광검출기들의 광수신면에 형성된 영상을 도시한다.

제9도에 도시된 실시에의 동작(생체검지)을 제11도에 의거하여 설명한다. 제11A도는 진짜 손가락의 영상과 광 수신면들의 위치관계를 도시하고 제11B도는 레프리커의 영상과 광수시면들의 위치관계를 도시하고, 제11C도는 제11A도의 각 광검출기들의 출력레벨 S_a와 S_b및 임게레벨 V_th1, V_th2사이의 관계를 도시하고 제11도는 제11B도의 각 광검출기들의 출력 레벨 S_a와 S_b및 임게레벨 V_th1, V_th2사이의 관계를 도시한다. 제11C도는 또는 11D도의 시간 to은 손가락 40이 도광판 44상의 소정위치에 접촉할때의 시점이다.

만일 손가락 40이 진짜 손가락이면 영역 R이 상술된 바와같이 손가락 40에서 발생하고, 손가락의 표면에의해 광이 반사되고 산란되는 영역은 제9도네 점선으로 나타낸 바와같이 확장한다. 따라서, 제11A도에 도시된 영상 48은 각 광검출기들의 광수신면 P_a와 P_b위에 확장하며, 이에 의해 광검출기 45_a45_b는 각각 어느정도의 레벨을 갖는 광학출력 S_a와 S_b을 출력한다. 이 경우에, 만일 광학출력 S_a와 S_b의 레벨들이 소정레벨 V_th1, V_th2보다 높으면, 제10도의 비교기 46a 와 46b의 출력들은 “1”이고, AND게치느 47은 생체의 검지를 나타내기 위해서 검출신호 V_th1을 “1”로 출력한다.

만일 손가락 40이 레프리커이면, 광이 손가락의 표면에 의하여 반사되고 산란되는 영역은 9도에 도시된 실선으로 나타낸 바와같이 접속되며, 이에 의해 제11B도에 도시된 바와같이 광검출기들 중의 하나의 광수신면 P_b에 영상 48이 형성된다. 다른 광검출기의 수신면은 단지 미량의 광, 즉 광수신면 P_b상에 집속된 광의 플레이어를 수신하며, 이에 의해 광검출기 45b는 어느정도의 레벨을 갖는 광학출력 P_b를 출력하고, 광검축기 45a는 매우 낮은 레벨을 갖는 광학출력 S_a를 출력한다.

이 경우에, 만일 소정레벨 V_th1, V_th2가 레벨 V_th2는 광학 출력 S_b의 레벨보다 낮게, 레벨 V_th1은 광학출력 S_a의 레벨보다 높게 설정되면, 제10도의 AND게이트로 부터 출력된 검출신호 V_L1은 “0”상태로 되며, 따라서 손가락 40을 레프리커로 판별한다.

제9도의 실시예에서, 영상 48은, 샘플이 진자 손가락일 때에 각 광검출기들의 광수신면 모두에 확장하고, 샘플이 레프리커일때에 광수신면들 중의 하나에 확장하는 식으로 형성된다. 도면들에 도시된 실시예에서, 광검출기 45b는 손가락 40(진자 손가락 또는 레프리커)이 도광판 43에 접촉된 것을 검출하고, 광검출기 45a는 거석이 생체인지 아닌지를 판별한다.

상술된 바와같이, 제9도의 실시예에 따라, 비교회로 46으로 부터 출력된 신호 V_L1이 “1”인지에 따라, 손가락 40이 진짜 손가락(생체)인지 레프리커(비생체)인지를 순간적으로 판별할 수 있다. 제4도으 시스템과 유사하게, 제9도의 시스템은 지문조합시스템의 지문영상 입력장치로 적절히 조립될 수 있다.

제9도의 실시예는 서로 인접되게 배열된 2개의 광검출기 45a와 45b를 사용한다. 그러나, 대응영역에 의하여 수신된 광의 양에 대응하는 광학출력을 각각 분리하여 제공하는 2개의 영역으로 분할된 광수신면을 갖는 일체형(一體型) 광검출기를 대신 사용할 수도 있다.

제12도는 본 발명의 세번째 형태(제3도)에 따른 실시예를 도시한다.

제12도에서 50은 샘플인 손가락(진짜 손가락이나 레프리커), 51은 반도체 레이저와 LED등의 생체검지용 광원, 52은 광원 51 부터의 광빔을 직선편광(도시된 실시예에서는 지면에 평행한 방향)하기 위한 편광판(광원 51이 반도체 레이저일때는 생략할 수 있음), 53은 광원 51로 부터의 광빔을 집광하고, 손가락 50의 표면을 광 스포트로 조사하기 위한 집광 광학계(렌즈), 54는 투명도광판 및 55는 광빔의 조사에 의해 손가락의 표면으로 부터 반사되고 산란된 광을 집광하기 위한 광학계(렌즈)를 각각 나타낸다.

또한, 56a는 렌즈 55로 입사하는 산란광을 2개의 광빔으로 분할하고 산란광의 편광방향을 그대로 유지하기 위한 빔 스프릿터, 56b는 빔 스프릿터 56a에 의해 반사된 광빔을 입사방향의 수직방향으로 반사시키기 위한 거울, 57a는 빔 스프릿터 56a를 통과한 산란광을 소정의 방향(도시된 실시예에서는 지면에 수직방향)으로 편광시키기 위한 편광판, 57b는거울 56b에 의하여 반사된 산란광을 편광판 57a의 편광방향에 수직한 방향(도시된 실시예에서는 지면에 평행한 방향, 즉 렌즈 55에 입사하는 산란광의 편광방향과 동일 방향)으로 편광시키기 위한 편광판, 58a는 편광판 57a에 의해 편광된 광의 광강도를 검출하고 광강도에 대응하는 광학출력 S'_a를 출력하기 위한 광검출기, 편광판 57b에 의해 편광된 광의 광강도를 검출하고, 광강도에 대응하는 광학출력 S'_b를 출력하기 위한 광검출기, 및 59는 비교회로를 각각 나타낸다. 비교회로 59는 광검출기 58a와 58b로 부터 출력된 광학출력 S'_a와 S'_b의 비를 계산하며, 그 비(S'_a/S'_b)를 소정값 Xo와 비교하여 손가락 50이 진짜 손가락인지 레프리커인지를 지시하는 검출출력 VL2를 출력한다.

제12도의 실시예 동작(생체검지)를 제13도에 의거하여 서술한다.

제13도는 진짜 손가락으로 부터의 산란광과 레프리커로 부터의 산란광의 편광특성을 비교한 것이다. 도면의 가로축은 조사광의 직선편광 방향과 편광판의 편광방향 사이의 각을 나타내며, 세로축은 광검출기들의 출력을 최대출력으로 규격화한 값을 나타내다. 제13도는 진짜 손가락으로 부터 산란된 광이 레프리커로 부터 산란된 광보다 조사광의 편광방향 보존 비율이 양호하다. 즉, 예에 의해 도시된 바와같이, 진짜 손가락은 광원으로 부터 광의 편광방향의 40%-50%를 보존하고, 레프리커는 광원으로 부터 광의 편광방향 20%까지만 보존한다. 그러므로, 비교회로 59가 광검출기 58a와 58b로 부터의 광학출력 S'_a와 S'_b의 비를 제공한 후에, 진짜 손가락의 편광 산란특성과 레프리커의 편광분포특성 사이의 차가 발생할 것이다.

제13도에 도시된 바와같이, 편광판의 회전각이 90°이면, 레프리커(실선표시)에 대한 광검출기들의 규격화 출력들과 진짜 손가락(점선표시)에 대한 광검출기들의 규격화출력들 사이의 차는 최대값이 될 것이며, 만일 소정값 Xo가 이 차이의 범위내에서 설정되면, 비교기 59에 의하여 계산된 비(S'_a/S'_b)와 소정값 Xo를 비교하고, 편광산란 특성, 즉 편광특성을 계산하므로써 손가락 50이 진짜인지 아닌지를 판별할 수 있으며, 본 실시예에서는 편광판 57a와 57b의 편광방향 사이의 차를 90°로 설정한다. 제4도와 제9도에 도시된 시스템들과 유사하게, 제12도에 도시된 시스템은 지문조합시스템의 지문영상 입력장치로 조립될 수 있다.

제14도는 제12도 실시예의 변형예의 구성을 도시하고 있다.

제12도에 도시된 빔스프릿터 56a, 거울 56b 및 편광판 57a와 57b 대신에, 본 변형예는 광학부품의 수가 적고, 시스템이 소형화되는 편광광학계를 형성하기 위한 웨라스톤(Wolaston)프리즘 60을 사용한다. 다른 구성과 작용은 제12도에 도시된 실시와 동일하므로, 그의 설명은 생략한다.

상술된 각 실시예들이 도광판들을 이용하는 접촉형 지문영상 입력장치(생체검지장치)로서 설명되었지만, 본 발명은 또한 도광판을 사용하지 않는 비접촉형 시스템에서 적용할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따라, 샘플의 표면을 광 스포트 또는 직선편광된 광으로 조사하며, 표면에서 발생하는 빛, 또는 샘플의 조사부분으로 부터 산란된 광의 편광특성은 그 샘플에 독특한 현상을 제공한다. 본 발명은 이러한 현상, 또는 샘플의 상태에 영향을 받지 않고 샘플이 생체인지 아닌지를 순간적으로 식별하기 위해 사용된 재료에 독특한 특성을 이용한다. 즉, 본 발명이 어떤 재료에 독특한 특성을 이용하므로써, 본 발명은 위조된 지문에 대해 시스템들의 안정성을 개선할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 짧은 시간에 생체검지를 행할 수 있기 때문에, 지문조합을 행하기 위하여 확인장치에 요구되는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명은 접촉형과 비접촉형 시스템 모두에 조립될 수 있다.

제15도는 지문영상 입력시스템의 광원과 생체검지장치의 빔 스포트의 광원으로서 공통의 광원 13을 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 따라서 지문입력장치의 무게를 감소시킬수 있고, 소형화를 이룰 수 있다.

본 발명에 따라 단일 조명수단은 손가락 전체를 조명하는 발산파와 손가락을 부분적으로 광스포트로 조명하는 집속파를 모두 발생하며, 제15도에 도시된 회절렌즈 80은 이러한 목적으로 사용된다. 회절렌즈 80은 광원(예를 들면 레이저 다이오드 LD)41로부터 공급된 발산파들을 적당한 효율로 집속할 수 있다. 회절렌즈 80으로 입사하는 발산광들 중에, 0차 투과광 Lo은 손가락 10전체를 넓게 조명하기 위해 발산파의 상태를 유지하며, 1차 회절광 L₁은 광 스포트로 손가락을 부분적으로 조명하기 위해 접속파로 된다. 이러한 구성으로, 단일광원 41은 두종류의 광을 제공할 수 있다.

제16도는 제15도의 구체적인 실시예이다. 광원 41은 레이저 다이오드이고, 투명한 도광판(투명체) 63은 회절렌즈 80이 형성되어 있는 사선절단부 63a를 가지며, 회절렌즈 80은 접속빔 L₁을 제공하기 위해 레이저 광 Li를 집속하며, 손가락을 전체적으로 조명하기 위해 투과광 Lo을 제공한다. 지문접촉부에 의하여 산란된 광 중에, 그의 전반사에 의해 도광판 63의 안쪽으로 전파하는 성분들을 사선절단면 63b로 부터 취하며, CCD 63상에 손가락의 영상을 형성하기 위해 결상광학계(렌즈) 62로 도입된다.

생체검지의 원리를 다시한번 설명한다. 실리콘 고무등으로 만들어진 레프리커를 광 스포트로 조사하면, 레프리커의 조사부분에 가까운 부근에만 광이 산란되며, 조사된 부분의 영상크기는 결상광학계의 배율과 조사된 광스포트의 크기에 의하여 결정된다. 스포트 영상은 집속렌즈계 29를 통하여 광검출기 67상에 형성된다. 만일 생체(즉, 손가락)가 광으로 조사되면, 광이 손가락으로 침투하기 때문에, 광은 손가락의 넓은 지역에 걸쳐 산란되며, 따라서 광검출기 67상에 형성된 스포트 영상의 크기는 레프리커에 의해 형성된 것보다 크다. 손가락의 표면을 광 스포트로 경사지게 조사하면, 손가락의 광 산란영역의 중심은 레프리커에 대한 중심으로 부터 벗어난다. 산란광으로 부터 얻은 스포트 영상의 크기와 중심위치를 검출하므로써, 생체검지를 행할 수 있다. 광검출기 67은 다수의 광수신영역을 갖는 공지된 분할 검출기를 이용하거나, 다수의 작은 광검출기의 어레이로 배열시켜 이용할 수도 있다.

제17도와 제18도는 회절렌즈 80을 사용하는 두가지 방법을 도시하고 있다. 제17도는 0차 투과광 Lo이 손가락을 전체적으로 조명하고 1차 회절광 L₁이 광스포트로 손가락의 접촉면을 부분적으로 조명하는 발산성 빔을 사용한다. 제18도는 0차 투과광 Lo이 광 스포트로 손가락의 접촉면을 부분적으로 조사하고, 1차 회절광 L₁이 손가락을 전체적으로 조명하는 집속성의 빔을 이용한다. 만일 반도체 레이저등의 발산광원이 사용되며, 제17도의 경우가 바람직하며, 집속렌즈계 75를 사용하여, 간단히 집속광으로 변환시킬 수 있다.

제19도와 제20도는 본 발명의 다른 두 실시예들을 도시한다. 도광판(투명체) 63을 사선절단한 부분 63a의 일부에는 회절렌즈 80이 형성되어 있다. 조면광(1차 회절광 L₁)의 일부는 손가락의 접촉면을 광 스포트로 조사하기 위해 사용되며, 회절렌즈 80이 형성되지 않은 부분을 통하여 도광판 63에 입사하는 광(빗금친 부분)은 손가락을 전체적으로 조사하기 위해 사용된다.

제19도의 경우와 반대로, 제20도의 경우는 집속성의 인사광을 이용한다. 1차 회절광 L₁은 확산조명광을 형성하며, 회절렌즈 80을 통과하지 않는 직접입사광 Lo은 광 스포트를 형성한다. 광 스포트의 일부는 회절렌즈 80으로 부터 투과된 0차 광이다.

상술된 회절렌즈들은 원형의 작은 광 스포트를 형성하기 위해 사용되며, 검지감도를 개선하기 위해 회절렌즈의 패턴을 타원형의 스포트로 변화시킬 수 있다.

회절렌즈는 도광판과 일체적으로 형성하거나 도광판으로 부터 분리해서 형성할 수도 있으며, 도광판에 접착된다.

상술된 바와같이, 실시예들은 생체검지기능을 갖는 지문영상 입력장치에 대한 광원을 제공하기 위하여 단일 회절렌즈를 사용한다. 회절렌즈를 갖는 광원센서(CCD)상에 지문의 영상을 형성하기 위하여 손가락 접촉면을 전체적으로 조명하고, 생체검지용 광 스포트로서 손가락 접촉면을 조사하기 위한 광을 제공한다.본 발명은 지문영상 입력장치의 크기 및 무게를 증가시키지 않고, 생체검지기능이 없는 지문영상 입력장치의 생체검지용 조명시스템을 형성할 때에 매우 효과적이다.

제21도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

제35도에 도시된 전반사형 생체식별시스템에서, 지문의 홈들을 조사하는 광은 홈들이 건반사면들을 형성하기 때문에 홈들에 의하여 전반사되며, 그 결과, 샘플이 생체일지라도 레프리커로서 잘못 인식될 수도 있다.

따라서, 제21도에 도시된 실시예는 생체로 부터 레프리커를 식별하기 위한 능력이 확대되도록 광의 조사폭을 실정하는 생체식별장치를 제공한다.

제21도에서, 숫자 90은 광원(LD)이고, 광원 90으로 부터의 광은 집광 광학계(렌즈) 81에 의하여 바람직하게 넓어지도록 조절된다. 여기에서, 바람직하게 넓어진다는 말은 계면(F)상에 조사된 광의 폭이 지문의 리쥐(ridge)들간의 평균 가견보다 넓게되는 것을 의미한다. 넓어진 광은 응집된 광 또는 점차로 집속된 광이다. 집광광학계 81에 의하여 조절된 광 D는 도광판 92(투명체)의 경사면 92a에 입사한다. 도광판 92는 유리등의 투명재를 만들어지며, 공기중에 놓여진다. 광 D의 입사각은 경사면 92a의 수직선이 광 D의 광축과 일치하도록 설정하고, 광 D의 대부분은 도광판 92의 굴절률과 공기의 굴절률에 의해 결정된 임계각을 초과하도록 설정되며, 임계각을 초과하는 입사각으로 한면 92b에 입사시킨 광은 도광판 92와 공기 사이의 계면(F)에 의해 전반사된다. 전반사된 광은 한면 92b와 이면에 평행한 다른 면 92c사이에서 전반사를 반복하며, 반사된 광은 도광판 92 안쪽을 햐아여 이동하며, 최종적으로 도광판 92로 부터 방출되어, 광검출기 94상에 영상을 형성하기 위해 결상광학계 93에 의하여 집광된다.

손가락 10의 표면은 리쥐 10a와 홈 10b로 이루어지는 지문을 제공한다.

일반적으로, 리쥐 10a들 사이의 간격은 지문의 패턴과 부위에 따라 변화하지만, 그 간격은 결코 1mm를 초과하지 않는다. 즉, 그 간격들의 거의 모두는 1mm보다 작다. 본 실시예에서는 한 면 92b에 의하여 전반사된 광 스포트의 폭을 리쥐들 사이의 간격보다 더 넓게 설정한다. 즉, 만일 리쥐들 사이의 간격이 예를들면 1mm이면, 광 스포트의 폭은 구체적인 수치는 1mm보다 크다.

이러한 구성으로, 손가락 10으로 한면(검지표면) 92b를 누르고, 한면 92b와 손가락 10의 리쥐 10a사이에 전반사면이 형성하지 않기 때문에, 광의 일부가 손가락 10의 표피하부를 따라 전파되고, 난반사된다. 따라조사하기 위해 사용되며, 회절렌즈 80이 형성되지 않은 부분을 통하여 도광판 63에 입사하는 광(빗금친 부분)은 손가락을 전체적으로 조사하기 위해 사용된다.

제19도의 경우와 반대로, 제20도의 경우는 접속성의 입사광을 이용한다. 1차 회절광 L₁은 확산조명광을 형성하며, 회절렌즈 80을 통과하지 않는 직접입사광 Lo은 광 스포트를 형성한다. 광 스포트의 일부는 회절렌즈 880으로 부터 투과된 0차 광이다.

상술된 회절렌즈들은 원형의 작은 광 스포트를 형성하기 위해 사용되며, 검지감도를 개선하기 위해 회절렌즈의 패턴을 타원형의 스포트로 변화시킬 수 있다.

회절렌즈는 도광판과 일체적으로 형성하거나 도광판으로 부터 분리해서 형성할 수도 있으며, 도광판에 접착된다.

상술된 바와 같이, 실시예들은 생체검지기능을 갖는 지문영상 입력장치에 대한 광원을 제공하기 위하여 단일 회절렌즈를 사용한다. 회절렌즈를 갖는 광원센서(CCD)상에 지문의 영상을 형성하기 위하여 손가락 접촉면을 전체적으로 조명하고, 생체검지용 광 스포트로서 손가락 접촉면을 조사하기 위한 광을 제공한다. 본 발명은 지문영상 입력장치의 크기 및 무게를 증가시키지 않고, 생체검지기능이 없는 지문영상 입력장치의 생체검지용 조명시스템을 형성할 때에 매우 효과적이다.

제21도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다,.

제35도에 도시된 전반사형 생체식별시스템에서, 지문의 홈들을 조사하는 광은 홈들이 건반사면들을 형성하기 때문에 홈들에 의하여 전반사되며, 그 결과, 샘플이 생체일지라도 레프리커로서 잘못 인식될 수도 있다.

따라서, 제21도에 도시된 실시예는 생체로 부터 레프리커를 식별하기 위한 능력이 확대되도록 광의 조사폭을 실정하는 생체식별장치를 제공한다.

제21도에서, 숫자 90은 광원(LD)이고, 광원 90으로 부터의 광은 집광 광학계(렌즈) 81에 의하여 바람직하게 넓어지도록 조절된다. 여기에서, 바람직하게 넓어진다는 말은 계면(F)상에 조사된 광의 폭이 지문의 리쥐(ridge)들간의 평균 간격보다 넓게되는 것을 의미한다. 넓어진 광은 응집된 광 또는 점차로 집속된 광이다. 집광광학계 81에 의하여 조절된 광 D는 도광판 92(투명체)의 경사면 92a에 입사한다. 도광판 92는 유리등의 투명재를 만들어지며, 공기중에 놓여진다. 광 D의 입사각은 경사면 92a의 수직선이 광 D의 광축과 일치하도록 설정하고, 광 D의 대부분은 도광판 92를 통과하여, 도광판 92의 한면 92b에 도달한다. 한면 92b에 대한 광의 입사각은 그각이 도광판 92의 굴절률과 공기의 굴절률에 의해 결정된 임계각을 초과하도록 설정되며, 임계각을 초과하는 입사각으로 한면 92b에 입사시킨 광은 도광판 92와 공기 사이의 계면(F)에 의해 전반사된다. 전반사된 광은 한면 92b와 이면에 평행한 다른 면 92c사이에서 전반사를 반복하며, 반사된 광은 도광판 92 안쪽을 향하여 이동하며 최종적으로 도광판 92로 부터 방출되어, 광검출기 94상에 영상을 형성하기 위해 결상광학계 93에 의하여 집광된다.

손가락 10의 표면은 리쥐 10a와 홈 10b로 이루어지는 지문을 제공한다.

일반적으로, 리쥐 10a들 사이의 간격은 지문의 패턴과 부위에 따라 변화하지만, 그 간격은 결코 1mm를 초과하지 않는다. 즉, 그 간격들의 거의 모드는 1mm보다 작다. 본 실시예에서는 한 면 92b에 의하여 긴반사된 광 스포트의 폭을 리쥐들 사이의 간격보다 더 넓게 설정한다. 즉, 만일 리쥐들 사이의 간격이 예를들면 1mm이면, 광 스포트의 폭은 구체적인 수치는 1mm보다 크다.

이러한 구성으로, 손가락 10으로 한면(검지표면) 92b를 누르고, 한면 92b와 손가락 10의 리쥐 10a사이에 전반사면이 형성되지 않기 때문에, 광의 일부가 손가락 10의 표피하부를 따라 전파되고, 난반사된다. 따라서, 광으로 조사된 손가락 10의 표면의 주변부가 발광하고, 손가락의 발광부분이 광으로 조사된 부분보다 더 커진다.

만일 샘플이 예를들면 실리콘계 고무로 만들어진 레프리커이면, 광으로 조사된 레프리커 스포트에 가까운 부근만 발광하기 때문에, 레벨의 발광부가 손가락, 즉 생체의 발광부 보다 작다. 그러므로, 광검출기 94에 의하여 발광 영역사이의 차를 관찰하므로써 샘플이 생체인지 아닌지를 식별할 수 있다.

도광판상의 손가락 10의 위치는 변화할 수도 있으며, 본 실시예에 따라, 면 92b(F)상에 조사된 광 스포트의 폭이 지문의 리쥐들 사이의 간격보다 넓기 때문에, 만일 손가락이 이동될지라도, 하나의 리쥐(凸부 10a)는 항상 광 스포트 안쪽으로 존재한다. 그러므로, 리쥐부근의 발광상황을 항상 정확하게 관찰할 수 있으며, 생체식별을 장애없이 행할 수 있고, 식별성능을 향상시킬 수 있다.

제22도의 광 스포트의 직경에 대한 반사경향값의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, 반사경향 값은 다음의 등식(1)로 표현된다.

(I_max-I_min)/(I_max+I_min)…………………………………………………(1)

여기에서, I_max는 반사광량의 최대치에 상당하는 값이고, I_min은 반사광량의 최소치에 상당하는 값이다.

즉, 반사경향 값이 커지면, 광 스포트의 직경이 1mm 이하이고, 따라서 지문의 홈들과 리쥐들이 다른 광스포트들로 조사된다. 따라서, 만일 손가락이 이 상태에서 약간만 이동되더라도 반사광량은 크게 변화할 것이다. 한편, 만일 광 스포트의 직경이 1mm보다 크면, 반사경향값은 반사광량이 심하게 변화되지 않도록 작다. 그러므로, 광 스프트이 직경은 1mm이상의 값으로 확대하므로써, 손가락이 다소 이동되더라도 손가락의 표면으로 부터 만족스러운 반사광이 항상 얻어지며, 정확한 생체식별을 이룰 수 있따.

본 실시예에 따라, 스포트 형태의 조사광이 면 92b(F)로 방출되며, 스포트의 직경이 설정된다.

제23도는 조사용 직선광을 이용하고, 조사광의 폭을 적절히 설정한 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 제23도에서 85는 직선광을 방출하기 위한 광원, 86은 원통형 렌즈, 88은 도광판(투광판)을 각각 나타낸다. 손가락의 리쥐들 사이의 간격을 초과하는 길이를 갖는 직선광 P는 원통형 렌즈 86을 통하여 도광판 88의 한면(검지표면)에 조사된다. 숫자 99는 원통형렌즈 87과 88 및 광검출기 83으로 이루어지는 광검출부이다.

이러한 구성으로, 샘플인 손가락을 도광판 88의 한면 88a를 누르면, 제24도에 도시된 바와같이 손가락의 표면은 직선광 P로 조사된다. 광 P의 길이는 손가락의 지문의 리쥐들 사이의 간격을 초과하기 때문에, 지문의 1개 이상의 리쥐들이 지장없이 생체식별을 행하기 위하여 광으로 조사된다. 그러므로, 본 실시예는 첫번째 실시예와 동일한 효과를 제공할 수 있다.

본 실시예에 따라, 계면에 조사된 광의 폭은 지문의 리쥐들 사이의 간격보다 넓기 때문에, 손가락의 표면, 즉 손가락 지문의 리쥐들은 항상 광으로 조사된다. 그러므로 리쥐들 부근의 발광상황을 항상 확실히 관찰할 수 있고, 생체의 식별성능을 향상 시킬수 있다.

제25a도와 제25b도는 생체검지와 영상검지가 하나의 공통 광학계에 의하여 실행되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 예를들면 제9도 또는 제4a도-제4c도에 도시된 실시예에서, 손가락 40 또는 10에 의하여 반사된 스포트 영상은 렌즈 44 또는 22a를 통하여 광검출기 45b 또는 12(CCD)상에 집속된다. 즉, 제9도에 도시된 실시예에서, 렌즈 44와 광검출기 45a와 45b, 등등을 포함하는 생체검지용 특별광학계가 지문의 영상을 검지하기 위한 광학계에 추가하여 제공된다.(제9도에는 도시되지 않았음). 광학 소자들이 수를 줄이기 위해서, 생체 검지용 광학계는 제25a도와 제25b도에서 영상검지용 광학계에 공통으로 만들어진다.

제25a도와 제25b도에 도시된 영상검지 광학계에서, LED 13으로 부터 방출된 광 L₁은 손가락 10에 입사하기 때문에, 손가락 10의 영상이 렌즈 26과 조리개 25를 포함하는 지문영상 형성수단을 통하여 CCD 14상에 집속되어 검출된아. 이 영상검지 광학계는 또한 생체검지를 행하기 위해 사용된다. 즉, 레이저 다이오드 11로 부터 발생된 빔 스포트 형태의 광 L₂가 손가락 10에 입사되기 때문에, 손가락 10에 입사하는 광의 지점에 의하여 반사된 스포트 영상이 렌즈 26과 조리개 25를 포함하는 지문영상 형성수단을 통하여 CCD 14상에 집속되고 검지된다. 생체검지 그 자체는 여러가지 방법(상술된 바와 같은 스포트 영상의 크기 또는 위치등의 검지)으로 실행될 수 있으며, 이러한 구성으로 생체검지용 광학계는 생략될 수 있다.

제26도와 제27도는 제25a도와 제25b도에 도시된 원리를 기초로 하여 광학 배열을 실현하는 실시예를 도시한다.

지문영상 입력장치는 투명체(투명 도광판) 105, 손가락 10의 표면을 전체적으로 조명하기 위한 광원(LED) 101, 생체검지를 실시하기 위하여 손가락 10을 스포트 빔 L₂로 조명하는 광원(레이저 다이오드) 102, 및 렌즈 131과 CCD 104를 갖는 지문영상 형성광학계 103을 포함한다. 유리등의 광침투성 재료로 이루어진 투광체 105는 손가락 10이 위치되는 검지표면 151을 가지며, 렌즈 131은 투명체 105이 한끝에 있는 조리개 132를 통하여 투광체 105와 일체를 이룬다. 광(지문영상 및 스포트 영상)은 CCD등의 영상 검출기 104상에 집속된다. 투명체 105는 손가락 10에 의하여 반사된 광을 렌즈 131을 향해 반사시키기 위하여 거울 152와 함께 그의 반대쪽 끝에 제공된다. 조리개 132는 렌즈 131의 수차를 가능한 한 감소시키기 위하여 사용된 고정조리개이다. 이 구성은 전술된 실시예들의 구성과 대체로 같다.

광검출기 104에 의하여 얻어진 영상은 영상페칭회로(image fetching circuit) 107을 통하여 조합회로 108로 전송되고, 또한, 생체검지 회로 106으로 전송된다. 생체검지회로 106에는 생체검지를 행하기 위하여 지시된 어드레스 출력 검지회로 106과 비데오 신호 출력 비교회로 162가 제어된다.

지문의 영상을 검지하기 위한 광원 101과 생체검지용 광원 102는 제27도에서 알 수 있는 바와같이 투명체 105의 양쪽 하단에 위치되기 때문에, 검지표면 151과 접촉하는 손가락의 하부는 전체적으로 조명된다. 즉 광원 101로 부터 방출된 광 L₁은 손가락 10의 전표면을 조명한다. 한편, 광원 102로 부터 방출되고 빔 스포트의 형태로 렌즈 121에 의하여 집속되는 광 L₂는 손가락 10의 한 부위로 입사한다. 예를들면, 스포트 광은 손가락이 진짜 생체인지 아닌지를 검출하기 위하여 광원 102로 부터 먼저 순간적으로 (예를 들면 몇 msec이하) 방출되며, 다음에 광 L₁은 진짜 손가락이 검지될 때에만 지문영상을 검출하기 위하여 손가락 10을 전체적으로 조사하는 광원 101로부터 방출된다.

다음에는, 제25a도와 함께 제26도에 의거하여 지문영상을 입력하는 과정에 대해서 토의 할 것이며, 그 과정은 상술된 실시예들과 유사하다.

설명된 실시예의 지문영상 입력장치에서, 투명체 105의 임계표면에 의하여 전체적으로 반사된 지문의 리쥐들(凸부)로 부터 산란된 광의 광구성 성분은 지문의 리쥐들의 패턴 영상을 형성하기 위해 렌즈 131에 의해 광검출기(CCD) 104 상에 집속된다. 즉, 투명체 105의 검지표면 151과 접촉하는 손가락 10은 광원 101로 부터 방출된 L₁으로 전체적으로 조명되기 때문에, 지문의 리쥐들의 영상이 광검출기 104에 의해 검지될 것이다.

손가락 10이 투명체 105의 검지표면 151을 누르면, 지문의 검지표면과 접촉하나, 지문의 홈들(凸부)은 검지표면 151과 접촉하지 않기 때문에, 투명체 105를 통하여 손가락에 입사하는 광은 손가락 10의 표면과 안쪽부분에 의하여 반사된다. 즉, 지문의 홈들로부터 산란된 광은 공기를 통과하여, 투명체 105로 들어가기 때문에, 투명체 105를 통하여 렌즈 131로 전파되고, 투명체 105에서 전반사되는 광의 성분은 존재하지 않는다. 그러나, 지문의 리쥐들에 의하여 반사된 산란광이 공기를 통하지 않고 투명체 105로 직접 들어가기 때문에, 이 광의 일부는 투명체 105에서 전반사조건을 만족한다. 결과적으로, 투명체 105에서 전반사조건을 만족하는 광은 거기에서 전반사를 반복하며, 따라서 조리개 132를 통하여 렌즈 131에 도달한다. 전반사광 성분은 지문의 리쥐패턴의 영상을 형성하기 위하여 렌즈 131에 의해 광검출기 104에 집속된다.

지문영상 입력장치에서의 공정들을 도시하는 제28도에 도시된 바와같이, 진짜 손가락의 경우에, 빔 스포트가 손가락 10의 표면에 입사되면, 손가락 10의 조명부가 발광할 뿐만아니라, 광이 전술된 바와같이 손가락 10의 투명체 105에서 전파되고 산란되기 때문에 주변부분도 발광한다. 결과적으로, 광검출기 104에 의하여 검출된 스포트 영상은 제28도에 가상선으로 도시된 바와같이 광검출기의 비교적 큰 영역을 차지한다.

반대로, 레프리커의 경우에 빔 스포트가 손가락에 입사되면 그의 가까운 부근은 입사광을 반사하고 산란하기 때문에 손가락의 입사부위만 발광한다. 따라서, 광검출기 104에 의해서 검출된 스포트 영상은 제28도에 실선으로 나타낸 바와같이 광검출기 104의 매우 제한된 작은 영역을 차지한다.

제29도는 제28도에 도시된 선 A와 B의 영상신호 출력들의 모양을 도시한다.

제29도로부터 알 수 있는 바와같이, 레프리커의 경우에, 비데오 신호출력은 입사부위의 가까운 부근의 선 A에서만 변화하며, 반면, 진짜 손가락의 경우에, 비데오 신호 출력은 입사부위의 주변부분을 덮는 선 A와 B 모두에서 변화한다. 즉, 광검출기 104에 의하여 얻어진 스포트 영상은 제26도에 도시된 생체 검지회로 106에 공급되기 때문에, 지시된 어드레스 출력 검출회로 161에 의하여 미리 정해진 선 A와 B에 상당하는 지시된 어드레스 출력들은 검출될 수 있다. 그 이후에, 예를들면 스포트 영상에서 선 A와 B의 지시 어드레스 출력들은 비교되도록 비데오 신호출력 비교회로 162에 보내진다. 즉, 제29도에서 알 수 있는 바와같이, 선 A의 비데오 신호출력만이 변화하면(즉, 스포트 영상이 선 A에서만 존재하면), 그 대상은 레프리커로 판별될 것이다. 반대로, 선 A와 B의 비데오 신호 출력들이 변화하면(즉, 스포트 영상들이 선 A와 B의 모든 부위에서 존재하면), 그 대상은 진짜 손가락으로 판별될 것이다.

지시 어드레스 출력 검출회로 161에 의하여 검출된 지시 어드레스 출력은 두 선 A와 B로만 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 광검출기 104의 출력을 직선주사할 시에는 어떠한 제한도 없다. 즉, 광검출기 104에 의하여 검출된 다수의 직선출력들이 스포트 영상을 포함하는 여부 즉, 비데오 신호 출력들이 변화되는 여부를 검사할 수 있다. 또한, 특정영역의 각 화소(pixel)가 스포트 영상을 포함하는 여부를 검사하기 위하여 광검출기 104의 특정영역을 지시할 수 있다. 따라서, 투명체 105의 검지표면 151상에 지시된 피검체는 전술된 바와 같이 광검출기 104에 의해 검출된 입사지점의 영상의 크기 및 위치등을 특정하므로써 레프리커 또는 진짜 손가락으로 판별될 수 있다.

스포트 빔이 손가락에 입사되면 빔이 손가락을 관통하여 분산되는 현상을 인간특유의 특성이며, 적어도 공지된 기술들에 의하여 상술된 바와같이 진짜 손가락의 특성을 갖는 레프리커를 제조하는 것은 불가능하다. 만일 사용자가 본 발명의 지문영상 입력장치를 해체하려 할지라도, 생체 검지용의 특별한 광학계나 광검출기 어느 것도 존재하지 않기 때문에, 그안에 통합된 생체 검지장치를 분석한다는 것은 어렵고, 거의 불가능하다.

제30도와 제31도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 설명된 실시예에서, 제26도에 도시된 지문영상 검출용 광원 101(레이저 다이오드)과 생체검지용 광원 102(레이저 다이오드)는 각각 적색광(R)을 방출하는 광원 101a외 녹색광(G)을 방출하는 광원 102a로 대체된다. 더욱이, 제26도의 광검출기 104는 칼러 CCD 104로 대체된다. 광검출기 104a에는 색 R, G 및 B를 분리시키는 R, G, B 분리회로 109가 추가로 제공된다. 광원 101a와 102a는 투명체 105 하부의 손가락의 양쪽에 제공되기 때문에, 검출면 151 상에 위치된 손가락의 하부표면은 한번에 광원들로 부터의 광빔으로 조명될 수 있다.

광원 101a로부터의 적색광 R은 손가락 10을 전체적으로 조명하기 때문에, 투명체 105의 임계표면에 의하여 전반사된 지문의 리쥐들로부터 분산된 광의 성분은 지문의 리쥐들의 패턴을 나타내는 영상을 얻기 위하여 광학렌즈 131에 의하여 광검출기 104a상에 집속된다. 지문의 리쥐패턴 영상이 적색성분 R을 갖기 때문에, 적색 R에 대응하는 영상신호는 R, G, B 분리회로 109에 의하여 분리되어 영상 페칭(fetching)회로 107로 전송되며, 조합회로 108에서 지문조합 공정이 행해진다.

한편, 광원 10a로부터의 녹색광 G는 상술된 생체검지를 실시하기 위하여 렌즈 121에 의해 집광되어 스포트빔 L₂a의 형태로 손가락에 입사한다. 즉, 광 L₂a의 조명부위에 의하여 반사된 스포트 영상은 렌즈 131을 통과하여 지문영상의 검출기로서 또한 사용되는 광검출기 104a에 의해 검출된다. 생체검지용 스포트 영상은 녹색성분 G를 갖고 있기 때문에, 광검출기 104에서의 녹색 영상신호는 R, G, B 분리회로 109에 의하여 분리되어, 생체검지회로 106의 지시 어드레스 출력 검출회로 161에 공급되며, 이에 다라, 검지표면 151상에 위치된 피검체가 신호출력 비교회로 162에 의하여 레프리커 또는 진짜 손가락이라는 것을 판별할 수 있다.

제30도와 제31도에 도시된 실시예에 따라, 생체검지용 및 지문검지용 광빔 L₁a와 L₂a가 각 광원 101a와 102a로 부터 순간적으로 방출되기 때문에, 생체검지용 광이 전술된 바와 같이 지문영상의 검출용 광의 방출 이전에 즉시 방출되어야만 되는 제26도와 제27도에 도시된 실시예와 비교하여 보다 빠른 검지속도가 얻어진다.

제26도 내지 제31도에 도시된 구성으로, 생체검지는 지문영상을 검출하기 위해 사용되는 광학계에 의하여 실시되며 따라서 광학부품의 수가 보다 작게 요구되어, 지문영상 입력장치의 소형화를 실현할 수 있다. 더욱이, 생체검지용의 특별한 광학계가 제공되지 않기 때문에, 시스템이 어떻게 동작하는가를 결정하는 것은 거의 불가능하다.

Claims (32)

1. 광원과, 광원으로 부터의 광빔(L₁)을 집광하고 검지될 샘플의 표면을 광 스포트로 조사하기 위한 집광 광학계와, 샘플의 조사부분에 의해 반사되고 산란된 광(L₂)을 집광하고 조사부분의 영상을 소정위치상에 형성하기 위한 결상광학계, 및 조사부분의 영상크기를 검출하여, 검출된 영상 크기를 지시하는 검출신호를 출력하는 광 검출 수단으로 이루어지고, 상기 검출신호 출력에 의하여 샘플이 생체인지 레프리커인지를 판별할 수 있는 광 검출수단으로 이루어지는 생체 검지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광검출 수단이, 조사부분의 영상이 광수신면 위에 형성되도록 다수의 영역들로 분할된 광수신면을 가지며, 각각 다수의 영역들에 의하여 수신된 광량에 상당하는 분리 광학출력(S₁, S₂및 S₃)을 제공하는 광검출기를 포함하는 생체 검지장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 광검출기가 3개의 광수신영역을 가지며, 시스템이 양끝의 광수신영역의 광학출력들의 합 K(S₁+S₃)를 연산하기 위한 이득 K의 연산증폭기와, 양끝의 광수신영역의 광학 출력들의 모든 광학출력 K(S₁+S₃)과 중앙의 광수신영역의 광학출력(S₂)사이의 차[(K(S₁+S₃)-S₂]를 연산하기 위한 연산증폭기를 더 포함하고, 결과적으로 상기 광학 출력들의 차[K(S₁+S₃)-S₂]에 의하여 샘플이 생체인지 레프리커인지 판별할 수 있는 생체 검지장치.
4. 제1항에 있어서, 광검출수단이, 조사부분의 영상이 광검출기들의 광수신면들 위에 형성되도록 서로 인접되게 배열되고, 각각 수신된 광의 양들에 상당하는 광학출력들 제공하는 다수의 광검출기들을 포함하고, 결과적으로 상기 광학 출력들에 의하여 샘플이 생체인지, 또는 레프리커인지 판별할 수 있는 생체 검지장치.
5. 광원과, 광원으로 부터의 광빔(L₁)을 집광하고, 검출된 샘플의 표면을 광 스포트로 조사하기 위한 집광광학계와, 샘플의 조사부분에 의하여 반사되고 산란된 광(L₂)을 집광하고, 조사부분의 영상을 소정위치에 형성하기 위한 결상광학계와, 조사하는 광빔이 반사되고 산란되는 경우에 샘플의 영역(R)의 중심(C₁)이 조사부분의 중심(C₂)으로 부터 이동되는 여부를 검출하는 것은 물론, 조사부분의 영상부분을 검출하고, 영상의 크기와 변위의 유무를 지시하는 검출회로(J₂)를 출력하는 소정위치에 배열된 광검출수단으로 이루어지고, 결과적으로 상기 광검출수단으로 부터 출력된 검출신호에 따라 샘플이 생체인지 또는 레프리커인지를 판별할 수 있는 생체 검지장치.
6. 제5항에 있어서, 광검출수단이, 조사부분의 영상이 광검출기들의 광수신면들에 형성되도록 서로 인접되게 배열되고, 각각 수신된 광량에 상당하는 광학 출력들을 제공하는 데 다수의 광검출기들을 포함하고, 결과적으로 소정 레벨들(V₁, V₂)을 갖는 광학출력들을 비교하므로써 샘플이 생체인지, 또는 레프리커인지를 판별할 수 있는 생체 검지장치.
7. 제5항에 있어서, 광검출수단이, 조사부분의 영상이 광수신면에 형성되도록 다수의 영역들로 분할된 광수신면을 가지며, 다수의 영역들에 의하여 수신된 광량에 상당하는 분리 광학출력들을 제공하는 광검출기를 포함하고, 결과적으로 소정의 레벨을 갖는 광학출력들을 비교하므로써 샘플이 생체인지, 또는 레프리커인지를 판별할 수 있는 생체 검지장치.
8. 광원과, 검지될 샘플의 표면을 광 스포트로 조사하기 위하여 광원으로 부터 광빔(L₁)을 직선편광시키고, 집광하기 위한 편광·집광 광학계와, 샘플의 조사부분에 의하여 반사 또는 산란된 광(L₂″)을 집광하고, 집광된 광을 소정방향으로 편광시키기 위한 집광·편광 광학계와, 편광된 광(L₃)의 편광성분 광강도를 검출하고, 편광된 광의 검출 광강도를 기초로 하여 편광상태를 지시하는 검출신호(J₃)를 출력하기 위한 광검출수단으로 이루어지고, 결과적으로 광검출수단으로 부터 출력된 검출신호에 따라 샘플이 생체인지, 또는 레프리커인지를 판별할 수 있는 생체 검지장치.
9. 제8항에 있어서, 집광·편광 광학계가 집광된 광을 2개의 광빔으로 분할하고, 한편 광의 편광상태를 그대로 유지하고, 두 광빔중에 하나로 부터 첫번째 성분을 취하고, 첫번째 편광방향은 한 광빔의 편광방향과 같고, 다른 광빔으로 부터 두번째 성분을 취하고, 두번째 성분의 편광방향은 다른 광빔의 편광방향에 직교하고, 첫번째와 두번째의 성분들을 광검출수단에 제공하며, 광검출수단이 첫번째와 두번째 성분의 비를 계산하며, 결과적으로 소정값을 갖는 계산된 비를 비교하므로써 샘플이 생체인지, 또는 레프리커인지를 판별할 수 있는 생체 검지장치.
10. 제1항에 있어서, 광검출수단이 생체를 검지하기 위한 적어도 하나의 광검출기를 포함하는 생체 검지장치.
11. 생체 검지장치에 의하여 검지된 샘플이 진짜 손가락일 때에만 손가락의 패턴을 형상 데이타로 변환하고, 그 변환된 영상 데이타를 사전에 등록된 지문영상 데이타와 비교하므로써 그것을 확인하는, 청구범위 제1항에 내지 제10항에 어느 한 항에 있는 생체 검지 장치를 채용하는 지문조합 시스템.
12. 광으로 검지 샘플을 전체적으로 조명하고, 샘플의 지문을 검지하기 위하여 샘플의 표면에 불규칙적으로 산란된 광신호를 광학적으로 확인하고, 또한 광빔 스포트로 샘플을 조사하고, 스포트 형상의 크기 및 위치를 기초로 하여, 샘플이 생체인지, 레프리커인지를 판단하기 위하여 광빔 스포트로 조사되는 샘플에 결상 광학계로 스포트 영상을 형성하며, 그안에 샘플을 조사하기 위한 광을 수신하고 샘플을 전체적으로 조명하기 위한 광과 샘프렝 향하는 광빔 스포트를 형성하는 투과광과 회절광(L1)을 제공하는 단일 회절렌즈를 포함하는 지문영상 입력장치.
13. 제12항에 있어서, 회절렌즈로 부터의 투과광이 샘플을 전체적으로 조명하기 위한 광을 형성하고, 회절렌즈로 부터의 회절광이 샘플로 향하는 광빔의 스포트를 형성하는 지문영상 입력장치.
14. 제12항에 있어서, 회절렌즈로 부터의 투과광이 샘플로 향하는 광빔의 스포트를 형성하고, 회절렌즈로 부터의 회절광이 샘플을 전체적으로 조명하기 위한 광을 형성하는 지문영상 입력장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 단일 회절렌즈가 샘플을 조사하기 위한 광의 일부만을 수신하고, 샘플을 전체적으로 조사하기 위한 광과 샘플로 향하는 광빔의 스포트 중에 어느 하나를 형성하는 회절광을 제공하는 지문영상 입력장치.
16. 제15항에 있어서, 회절렌즈로 부터의 회절광이 샘플을 전체적으로 조사하기 위한 광을 형성하는 지문영상 입력장치.
17. 제15항에 있어서, 회절렌즈로 부터의 회절광이 샘플로 향하는 광빔의 스포트를 형성하는 지문영상 입력장치.
18. 제12항에 있어서, 검지될 샘플이 위치되는 투명한 도광체를 더 포함하는 지문영상 입력장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 회절렌즈가 투명 도광체 상에 형성되는 지문영상 입력장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 투명 도광체가 광이 입사하는 경사표면을 갖는 지문영상 입력장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 회절렌즈가 경사표면상에 형성되는 지문영상 입력장치.
22. 제18항에 있어서, 투명 도광체가 그위에 위치된 샘플사이의 계면에 조사된 광의 폭이 샘플의 지문패턴의 리쥐들 사이의 간격보다 더 넓은 지문영상 입력장치.
23. 제22항에 있어서, 조사된 광의 폭이 1mm보다 큰 지문영상 입력장치.
24. 제22항에 있어서, 조사된 고아의 폭이 빔 스포트의 직경으로 표현되는 지문영상 입력장치.
25. 제22항에 있어서, 투명 도광체에 입사하는 직선 광빔을 생성하기 위한 광학 수단을 더 포함하는 지문영상 입력장치.
26. 제25항에 있어서, 조사된 광의 폭이 직선광빔의 길이로 표현되는 지문영상 입력장치.
27. 제25항에 있어서, 직선광빔을 생성하기 위한 상기 광학수단이 원통형 렌즈를 포함하는 지문영상 입력장치.
28. 제18항에 있어서, 샘플에 의하여 반사된 광 스포트와 광학적으로 확인하는 광신호가 입사하는 공통의 광검출기를 더 포함하는 지문영상 입력장치.
29. 제28항에 있어서, 지문의 영상을 형성하기 위하여 투명 도광체에 위치된 지문의 형태로 샘플을 조명하기 위한 첫번째 광원과, 지문에 조명부위의 스포트 영상을 형성하기 위하여 샘플을 광 스포트로 한점에 조명하기 위한 두번째 광원을 더 포함하는 지문영상 입력장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 첫번째 광원과 두번째 광원이 교대로 광을 발광하는 지문영상 입력장치.
31. 제29항에 있어서, 상기 첫번째 광원과 두번째 광원이 상이한 파장을 갖는 지문영상 입력장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 첫번째 광원과 두번째 광원이 동시에 광을 발광하는 지문영상 입력장치.

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