KR950004259Y1 - 지문 인식기용 광학 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

지문 인식기용 광학 장치

제1도는 본 고안에 의한 광학장치 구성도.

제2도는 본 고안에 의한 광학장치의 평면도.

제3도는 본 고안에 의한 비임 스프리터의 구조도.

제4도는 종래의 광학장치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 사다리꼴 비임 스프리터(Beam Splitter) 12 : 안내관

13 : 확대 렌즈 14 : 십자형 기준선

15 : 광차단막 16 : 발광다이오드 어레이

25 : 광원 입사면 26 : 지문 입력면

27 : 반투과 코팅막 28 : 전반사면

본 고안은 지문 인식기용 광학 장치에 관한 것으로, 특히 지문 입력시 입력위치를 직접 육안으로 확인하여 지문 각점의 광로차에 의한 위치오차를 줄여 지문판별의 인식율을 향상시키도록 한 것이다.

종래의 지문 인식기용 광학 장치에는 제4도에 도시한 바와같이 지문을 조명하는 조명광원(1)과, 지문 입력기구로서 삼각형상에 이루는 프리즘(3)과, 지문 부위에서 반사된 빛을 받아 지문영상을 맺는 결상용 렌즈(4)와, 지문영상을 받아 전기적 신호를 변환하는 촬상소자(CCD)어레이(5)와, 촬상소자 어레이(5)로 부터 전기적 신호를 받아 분석 처리하는 제어회로(6)로 구성되어져 있는 것으로서, 그의 동작관계를 설명하면 다음과 같다.

조명광원(1)이 프리즘(3)의 저면(A)으로 입사하고, 그 프티즘(3)의 빗면(B)상에 엄지손가락을 대면 지문(2)의 돌출부와 접촉하는 부위에서는 전반사가 일어나지 않고 오목부와 접촉하는 부위에서만 전반사가 일어나도록 하며, 또한 지문(2)의 영상을 프리즘(3)의 투과면(C)를 통해 결상용 렌즈(4)로 받아서 지문(2)의 영상을 촬상소자 어레이(5)에 맺게 해준다.

이때 지문(2)의 영상은 찰상소자 어레이(5)에 의해 전기적 신호로 변환되어 제어회로(6)에 보내 지문의 판별을 하도록 한 것이다.

그러나, 이와같은 종래의 지문 인식기용 광학장치는 지문을 입력하는 프리즘(3)의 빗면(B)과 결상용 렌즈(4)와의 각도가 45°기울어지게 형성되므로서 결상된 지문 영상이 왜곡될 뿐만 아니라 이와 같은 왜곡으로 인해 지문의 입력위치가 달라지게 되어 지문판별의 인식율이 저하되며, 또한 지문 입력시 그 위치를 일정하게 유지하기 위해서는 별도의 안내 장치 또는 입력위치 확인을 위한 고가의 모니터등을 필요하게 되므로 부대적인 장비를 구비해야 하는 단점이 있고, 또한 왜곡을 보정하기 위한 고가의 결상렌즈가 필요할뿐만 아니라 프리즘(3)의 투과면(C)높이(d')나, 프리즘(3)과 결상렌즈(4)까지의 거리(ℓ')를 크게 연장하여 조절하므로서 광학장치 자체의 부피가 매우 커지는등 많은 제반적인 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 지문입력을 투과시키는 프리즘을 사다리꼴형상의 비임 스프리터로 형성하고, 지문 입사용 반사 조명광원을 차단하는 광차단막과 위치 확인장치를 구비하여 광료를 증가시키고, 상대적으로 촛점거리가 긴 결상용 렌즈를 사용할수 있어 지문 각점의 광로차에 의한 왜곡 및 전체 부피를 간단히 줄일수가 있으며 또한 지문 입력위치를 직접 눈으로 확인하여 지문 입력위치 오차를 최소로 줄일 수 있도록 한 지문 인식기용 광학 장치를 제공하고자 함을 그 목적으로 하는 것으로, 이하 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 구성 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시한 바와같이 본 고안의 지문 인식기용 광학 장치는 한 내각의 크기가 45°인 평행사변형 프리즘과 한 내각의 크기가 45°인 등변사다리꼴 프리즘을 결합하여 사다리꼴 형상의 비임 스프리터(11)를 구성하고, 상기 비임 스프리터(11)의 상부중앙에 지문 위치 확인용 안내관(12)을 형성하되, 그의 내부에는 지문 입력위치를 기준하는 십자형 기준선(14)과 확대렌즈(13)가 내장되며, 상기 비임 스프리터(11)의 하단에는 발광다이오드 어레이(16)의 광원을 차단하는 광차단막(15)이 형성되고 그 광차단막(15)을 중심으로 한 양측으로 발광다이오드 어레이(16)와 결상용 렌즈(17)를 각각 소정의 위치에 고정하여서 된 것으로, 미설명 부호 17은 결상용렌즈, 18은 촬상소자 어레이, 19는 제어회로부이다.

또한, 상기한 사다리꼴 형상의 비임 스프리터(11)는 제3도에 도시한 바와같이 한 내각이 45°인 평행사변형상의 프리즘과, 한 내각이 45°인 등변사다리꼴 형상의 프리즘을 광학 접착제로 고착하되, 상기 평행사변형 프리즘과 등변사다리꼴 프리즘이 서로 접착되는 접면에 반투과 코팅막(27)를 형성하고, 상기 평행사변형 프리즘의 광원 입사면(25)은 광분포를 균일하게 입사하기 위해 미세하게 연마하여 확산기능을 갖도록 구성함을 특징으로하는 것으로, 미설명 부호 26은 지문 입력면, 28은 전반사면이다.

이와같은 구성된 본 고안의 작용효과를 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 지문 부위전체를 고르게 조사할수 있도록 입력 지문 크기 이상의 크기를 가진 발광다이오드 어레이(16)에서 일정한 광원이 조사될때 그 광원은 비임 스프리터(11)의 구성 원인 평행사변형 프리즘의 광원 입사면(25)을 통과하게 된다.

이때 광원 입사면(25)을 통과하는 광원은 미세하게 연마된 확산기 기능의 광원 입사면(25)에 의해 지문 입력면(26)부위로 입사하는 광량 분포를 균일하게 확산되도록 한다.

그리고, 사다리꼴 형상의 비임 스프리터(11)내부에 입사된 광원종에서 유리-공기 접촉면에서의 전반사 조건을 만족하는 광원은 비임 스프리터(11)의 상단면(29)에서 전반사되도록 한다.

이와같은 상태에서 손가락이 비임 스프리터(11)의 지문 입력면(26)상에 놓여지면 지문(20)의 돌출부가 그 지문 입력면(26)과 직접 접촉하는 부분에서는 전반사가 일어나지 않게 되므로 그 지문 입력면(26)에서 전반사된 광원은 지문(20)의 영상을 형성하게 된다.

상기 지문(20)의 영상이 형성된 일부분은 평행사변형 프리즘과 등변사다리꼴 프리즘이 접착되는 반투과 코팅막(27)에서 반사되어 삽자형 기준선(14)이 형성된 안내관(12)내부의 확대렌즈(13)를 통해 포착된다.

이때 포착된 지문 영상이 십자형 기준선(14)에서 벗어날 경우 그 십자형 기준선(14)의 중심점에 손가락을 움직여서 지문 위치를 정확히 조준할수가 있다.

또한 상기 반투과 코팅막(27)을 투과한 지문영상은 등변사다리꼴 프리즘의 전반사면(28)에서 전반사되어 결상용 렌즈(17)에 의해 제3도의 1점 쇄선과 같은 지문의 허상(30)을 형성하게 된다.

이와같이 형성된 지문의 허상(30)은 전반사면(28)에서 사다리꼴 형상의 스프리터(11)의 굴절을(n)분에 스프리터(11) 내부의 중심 투과길이(ℓ)를 나눈값의 위치에 결상되므로 전체 광학계의 크기를 증가시키지 않고도 전반사면(28)에 의해 광로를 지문의 허상(30)이 형성되는 만큼 증가하게 된다.

이후 결상용 렌즈(17)에서 정확히 결상된 지문상은 종래와 같이 촬상소자 어레이(18)를 통해 전기적 신호로 변환되어 제어 회로(19)에서 지문의 판별을 하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안에 의하면 평행사변형상의 프리즘과, 등변사다리꼴 형상의 프리즘으로 결합된 사다리꼴 형상의 비임 스프리터를 사용하여 실질적인 광로를 증가시킴으로서 지문각점의 광로차에 의한 지문 왜곡현상을 줄일수가 있고, 또한 지문입력위치를 직접 육안으로 확인하여 조정할수 있게 하므로서 지문입력위치의 오차를 줄여 지문 판별의 인식율을 더욱 향상시킬수가 있다.

Claims (5)

1. 45°의 내각을 갖는 평행사변형 프리즘과 45°의 내각을 등변등각 사다리형 프리즘이 결합되어 등변등각 사다리형을 이루는 비임 스프리터(11)와, 상기 비임 스프리터(11)의 두 프리즘의 접면의 상부 중앙에 위치되어 인식할 지문의 위치를 확인하는 지문위치 확인용 안내관(12)과, 상기 비임 스프리터(11)의 저면에 설치되어 광이 외부로 누출되지 않게 하는 광차단막(15)과, 상기 광차단막(15)의 일측에 설치되어 비임 스프리터(11)의 광원 입사면(25)으로 광을 입사시키는 광원과, 상기 광차단막(15)의 타측에 설치되어 비임 스프리터(11)에서 출력되는 광을 촬상소자 어레이(18)에서 입사시키는 결상용 렌즈(17)로 구성됨을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.
2. 제1항에 있어서, 비임 스프리터(11)의 두 프리즘의 접면에 반투과 코팅막(27)을 형성하는 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.
3. 제1항에 있어서, 비임 스프리터(11)의 광원 입사면(25)은 미세 연마하여 광분포가 일정하게 광을 확산시키는 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.
4. 제1항에 있어서, 광원은 발광다이오드 어레이(16)인 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.
5. 제1항에 있어서, 지문위치 확인용 안내관(12)은 지문의 입력위치 기준을 표시하는 십자형 기준선(14)과, 지문표시를 확대하는 확대렌즈(13)를 구비한 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.