KR930005570B1

KR930005570B1 - 홀로그램(hologram)을 이용한 지문인식장치

Info

Publication number: KR930005570B1
Application number: KR1019890016436A
Authority: KR
Inventors: 양근영
Original assignee: 주식회사 금성사; 이헌조
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1993-06-23
Also published as: JPH03224069A; KR910010352A; US5109427A; JP2622307B2; DE4036025C2; DE4036025A1

Abstract

내용 없음.

Description

홀로그램(hologram)을 이용한 지문인식장치

제1도는 종래기술에 의한 지문인식 장치의 광학계 구성도.

제2도는 종래기술에 의한 지문인식 장치의 작용을 개략적으로 보인 작용도.

제3도는 본 발명에 의한 지문인식장치의 광학계 구성도.

제4도는 본 고안에 적용되는 홀로그램의 작용도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 레이저(lazer) 12 : 콜리메터(collimater)

13 : 4각 프리즘 14 : 홀로그램

15 : 결상렌즈 16 : 에어리어 CCD(area CCD)

17 : 회로부

[산업상 이용분야]

본 발명은 지문인식장치에 관한 것으로, 특히 홀로그램을 이용하여 지문인식을 보다 확실하게 할 수 있게한 지문인식장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래기술에 의한 지문인식장치는 제1도에 도시한 바와같이, 손가락의 지문에 빛을 조사하는 광원으로서의 LED 어레이(array) 판(1)과, 프리즘(2)과, 프리즘(2)의 경사면에 형성되는 지문을 결상하기 위한 결상렌즈계(3)와, 결상렌즈계(3)에 의하여 결상된 지문형상을 전기적인 신호로 변경시키는 에어리어 CCD(area charge charge coupled device)(4)와, 에어리어 CCD(4)로 부터의 신호를 증폭 및 분석하는 회로부(5)로 구성되어 있다.

상기한 바와같이 지문인식장치는 프리즘(2)의 경사면에 손가락을 접촉시킨 상태에서 LED 어레이판(1)으로 빛을 조사하게 되면, 지문의 돌출부위는 프리즘(2)의 경사면에 접촉이 되므로 밝게 빛나게 되며, 이와 반대로 지문의 요입부위는 프리즘(2)의 경사면에 접촉되지 않게 되어 어둡게 됨으로써 프리즘(2)의 경사면에 지문의상이 형성된다.

이와같은 지문의 상은 결상렌즈계(3)에 의하여 에어리어 CCD(4)에 결상된 후, 전기적인 신호로 변경되어 회로부(5)로 전달되며, 상기 회로부(5)에서 전기적인 신호를 증폭 및 분석함으로써 지문이 인식된다.

[발명이 해결하고자 하는 문제점]

그러나 상기한 바와같은 종래의 지문인식장치는 제2도에 도시한 바와같이, 수평으로 설치되는 결상렌즈계(3)의 광축에 대하여 프리즘(2)에 지문이 45°로 기울어진 상태로 형성됨으로써 에어리어 CCD(4)에서 지문의상이 기울어진 상태(6)로 결상되는 현상이 발생되며, 이에따라 지문의 형상이 광축이 주위에서는 명확하게 드러나게 되지만, 그 광축과 멀어질수록 희미해지게 되므로 상의 왜곡현상이 발생되는 등 지문 인식을 보다 정확하게 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 바와같은 문제점을 어느정도 보정하기 위하여 결상렌즈계(3)를 여러개의 렌즈로 구성함으로써 광학계의 부피가 커질뿐만아니라 제조원가가 상승되는등 여러 문제점이 있었다.

[문제점을 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해결할 수 있는 지문인식장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지문인식 장치는 조명광을 발생시키는 레이저와, 조명광을 평행하게 진행하도록 하는 코리메터와, 지문의 상을 형성하는 4각 프리즘을 제1광축상에 배치하고, 상기 지문의 상의 위치를 이동시키는 홀로그램과, 그 지문의 상을 결상시키는 결상렌즈와, 결상된 지문의 상을 전기적 신호로 변경시키는 에어리어 CCD를 제2광축에 배치하며, 상기 에어리어 CCD를 신호 증폭 및 분석 회로부에 연결한 구성으로 된다.

[작용]

이러한 본 발명의 지문인식장치는 4각 프리즘에 형성되는 지문의 실상이 홀로그램에 의하여 결상렌즈의 광축상으로 이동되어 허상으로 형성되고, 그 허상이 결상렌즈에 의하여 에어리어 CCD에 결상되어 지문의 영상에 따라 전기적인 신호가 발생되며 이 신호가 회로부에 전달되어 증폭 및 분석됨으로써 지문을 인식하게 된다.

이와같은 본 발명의 지문인식장치는 홀그램을 이용하여 지문의 상을 결상렌즈의 광축상으로 이동시킨 후 인식하는 것이므로 상의 왜곡현상 및 인식 에러 요인을 완벽하게 제거하고 정확한 인식을 할 수 있게 되므로 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.

[실시예]

이하, 상기한 바와같은 본 발명을 첨부도면 제3도 및 제4도에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 지문인식장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 레이저(11)와, 레이저(11)로 부터 발생한 레이저 빔을 평행하게 하는 콜리메터(12)와, 지문의 상을 형성하는 4각 프리즘(13)이 제1광축(a1)상에 설치되고, 그 4각 프리즘(13)에 의하여 형성되는 지문의 상의 발생위치를 이동시키는 홀로그램(14)과, 지문의 상을 결상시키는 결상렌즈(15)와, 그 결상렌즈(15)에 의하여 결상된 지문의 상을 전기적 신호로 변경시키는 에어리어 CCD(area CCD)(16)가 제2광축(a2)상에 설치되며, 상기 에어리어 CCD(16)가 그로부터 전달되는 신호를 증폭 및 분석하는 회로부(17)에 연결된 구성으로 되어 있다.

상기 4각 프리즘(13)는 손가락이 접속되는 접촉면(13a)이 콜리메터(12)와 직교되고, 경사면(13b)이 상기 홀로그램(14)을 향하도록 설치되며, 접촉면(13a)과 경사면(13b) 사이의 내각은 45°이다.

또 상기 4각 프리즘(13)에 콜리메터(12)로 부터 레이저 빔이 입사되면 지문의 상을 접촉면(13a)과 소정의 각도 θ₁를 이루는 제1상형성면(18)에 형성된다.

상기 홀로그램(14)은 제4도에 도시한 바와같이, 거리 L₁만큼 떨어진 곳에서 발산하는 구면파 W₁와, L₂만큼 떨어진 곳에서 발산하는 구면판 W₂를 소정의 각도 θ_H를 두고 홀로그래픽 플레이트(holographic plate)에 입사시킴으로써 제작하며, 상기 θ_H는 다음식을 만족하도록 한다.

θ_H=45°- θ₁상기 W₁은 물체광(object wave)이고, W₂는 참조광(reference wave)이다.

상기 홀로그램(14)은 수평면과 θ₁의 각도를 이루도록 경사지게 설치되고, 상기 4각 프리즘(13)의 제1상형성면(18)과 홀로그램(14)사이에는 거리 L₂가 유지되도록 설치되며, 상기 4각 프리즘(13)으로 부터 홀로그램(14)에 레이저 빔이 입사 되면 상기 홀로그램(14)가 L₁만큼 떨어진 제2상형성면(19)에 지문의 상이 형성된다.

상기 결상렌즈(15)는 상기 제2상형성면(19)으로 부터 L₃만큼 떨어지게 설치되고 상기 에어리어 CCD(16)는 결상렌즈(15)에 의하여 에어리어 CCD(16)에는 배울이

인 지문의 상이 맺히게 된다.

상기 홀로그램(14)과 결상렌즈(15)의 광축은 상기 제2상형성면(19)의 중심점(C)과 일치되도록 한다.

도면중 미설명 부호 20은 콜리메터(12)에 의하여 평행하게된 레이저빔(조명광), 21은 손가락의 지문에 의하여 산란되는 레이저 빔, 22는 5각 프리즘(13)에 의한 광도차로 인하여 산란 레이저빔(21)의 산란위치가 이동된 산란 레이저빔, 23은 홀로그램(14)에 의하여 산란 레이저빔(22)가 이동된 산란 레이저빔을 각각 보인 것이다.

이와같이 구성되는 본 발명에 의한 지문인식장치의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시한 바와같이, 레이저(11)로부터 발생된 레이저빔은 콜리메터(12)에 의하여 평행광으로 입사된 후, 5각 프리즘(13)의 손가락이 접촉되는 부위를 조명하게 되며, 이와같이 조명된 레이저빔은 지문의 요철부위에 따라 5각 프리즘(13)에 접촉된 부위에서는 산란되고, 비접촉 부위에서는 반사 또는 투과된다. 이때 지문의 요철에 의한 산란 작용으로 지문의 상이 형성되는 바, 4각 프리즘(13)에 의한 광로차로 인하여 지문의 상이 θ₁의 각도를 이루는 상 형성면(18)에 실질적으로 형성된다. 즉, 4각 프리즘(13)의 A점에서 산란되는 레이저빔으로 되는 것이다.

이와같이 형성되는 지문의 상은 홀로그램(14)에 입사되고, 그 홀로그램(14)에 의하여 상 형성면(19)으로 이동하여 결상렌즈(15)의 광축상에 존재하게 되며, 이에따라 물체가 광축을 벗어남으로써 발생되는 수차를 완전하게 제거하게 된다.

이와같이 광축상으로 이동된 지문형상은 결상렌즈(15)에 의하여 에어리어 CCD(16)상에 결상되며, 이때 에어리어 CCD(16)상에 결상되는 상은

와 같은 배율로서 결상된다.

이후, 에어리어 CCD(16)상에 결상된 지문의 상은 종래와 마찬가지로 에어리어 CCD(16)에 의하여 전기적 신호로 변환되며, 그 전기적 신호를 회로부(17)에서 증폭 및 분석함으로써 지문을 인식하게 된다.

즉, 본 발명에 의한 지문인식장치는 홀로그램(14)을 이용하여 4각 프리즘(13)에 형성되는 지문의 상의 실상을 결상렌즈(15)의 광축으로 이동시켜 허상을 결상시키고, 그 허상을 결상렌즈(15)가 에어리어 CCD(16)상에 맺게하여 상의 왜곡을 완전하게 보정하도록한 것에 특징이 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같은 본 발명에 의한 지문 인식장치는 프리즘에 형성되는 지문을 형상을 홀로그램을 이용하여 보다 정확하게 인식할 수 있는 효과를 얻게 된다.

Claims

조명광을 발생시키는 레이저(1)와, 그 레이저(11)로 부터 발생한 조명광이 평행하게 진행하도록 하는 콜리메터(12)와, 지문의 상을 제1상형성면(18)에 형성하는 4각 프리즘(13)을 제1광축(a1)에 배치하고, 상기 제1상형성면(18)에 형성된 지문의 상을 제2상형성면(19)으로 이동시키는 홀로그램(14)과, 상기 제2상형성면(19)에 형성된 지문의 상을 결상시키는 결상렌즈(15)와, 결상된 지문의 상을 전기적 신호로 변경 시키는 에어리어 CCD(16)를 상기 제2상형성면(19)의 중심과 일치하는 제2광축(a2)에 배치하며, 상기 에어리어 CCD(16)를 그로부터 발생한 신호를 증폭 및 분석하는 회로부(17)에 연결하여 왜곡이 방지된 정확한 영상을 인식하도록 구성함을 특징으로 하는 지문인식장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램(14)은 홀로그래픽 플레이트에 그로부터 각각 L₁L₂만큼 떨어진 곳에서 발산하는 참조 광 W₁과 물체광 W₂를 서로 소정각도 θ_H를 두고 입사시켜 제작한 것임을 특징으로 하는 지문인식장치.
제2항에 있어서, 상기 4각 프리즘(13)은 손가락이 접촉 되는 접촉면(13a)과 상기 홀로그램(14)을 향하는 경사면(13b)의 내각은 45°이고, 상기 제1상형성면(18)이 상기 접촉면(13a)과 소정각도 θ₁(θ₁＜45°)만큼 경사지게 형성되며, 상기 홀로그램(14)은 상기 제1상형성면(18)과 상기 거리 L₂만큼 떨어진 곳에 수평면과 상기 각 θ_H만큼 경사지게 배치되고, 상기 제2상형성면(19)는 상기 홀로그램(14)의 상측에 상기 거리 L₁만큼 떨어지도록 배치되는 것임을 특징으로 하는 지문인식장치.
제3항에 있어서, 상기 결상렌즈(15)는 상기 제2상형성면(19)과 L₃(L₃＞L₁)만큼 떨어지고, 상기 에어리어 CCD(16)는 상기 결상렌즈(15)와 L₄만큼 떨어지도록 배치되어 상기 에어리어 CCD(16)에는 배율이
인 지문의 상이 결상되도록 구성됨을 특징으로 하는 지문인식장치.
제3항과 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정각도 θ_H는 θ_H=45°-θ₁의 식을 만족하도록 설정되는 것임을 특징으로 하는 지문인식장치.