WO2017119726A2 - 렌즈모듈 및 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈, 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 포함하는 단말기 - Google Patents

렌즈모듈 및 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈, 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 포함하는 단말기 Download PDF

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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements

Definitions

  • Embodiments relate to a lens module, an iris recognition camera module including the same, an iris recognition camera system, and a terminal including the same.
  • the iris recognition system is a system that authenticates a specific person by comparing a characteristic pattern of an iris in an iris image taken by a camera using image processing technology and comparing it with iris data of a user who has registered in advance.
  • the iris recognition system has been applied to mobile devices, and the use of the iris recognition system is increasing as a personal security system in everyday life.
  • the recognition distance of the iris recognition camera may be determined by the unit pixel size of the sensor and the focal length of the lens.
  • the object distance satisfying the above-described resolution of 15.7 pixels / mm of the predetermined object may be 230 mm.
  • one of the physical methods for increasing the distance that an object can be recognized in an iris recognition camera system is to increase the focal length.
  • a camera module generally used in an iris recognition camera system may include a lens barrel and an optical unit including a plurality of lenses inside the lens barrel.
  • the camera module may receive the optical unit.
  • the lens barrel becomes bulky.
  • the lens module may be provided as a single lens or a plurality of lenses may be arranged in an optical axis to form an optical system. Such a lens module can be used in various devices.
  • the lens module may be used in the camera module for iris recognition.
  • the lens module used in the iris recognition camera module is appropriately provided such that the change in magnification of the subject is suppressed for accurate and accurate image capturing of the iris.
  • the lens module may change its focal length according to changes in ambient temperature and other surroundings, and the magnification of the photographed subject may change as the focal length changes, and as the focal length changes, The image quality of the photographed image may be degraded.
  • the iris recognition camera system of the embodiment provides an optical unit for increasing the recognition distance of an object while maintaining the resolution of a predetermined object while maintaining a constant volume of the entire camera system.
  • the embodiment provides a lens module capable of suppressing a focal length, magnification change, image quality change, etc. according to temperature, and an iris recognition camera module including the same.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art to which the embodiments belong.
  • the optical unit for collecting the optical information of the iris; And an imaging unit for outputting optical information of the iris obtained by the optical unit, wherein the optical unit comprises: a first group having a first thickness and refracting light incident from an object; And a second group disposed on a rear surface of the first group and including at least one lens, wherein the first group includes holographic optical elements (HOE).
  • HOE holographic optical elements
  • the optical unit for collecting the optical information of the iris; An imaging unit for outputting optical information of the iris obtained by the optical unit; A calculator configured to analyze a position of the photographed iris image generated by the image pickup unit in the image sensor; And a controller configured to control driving of the at least one display unit according to a result value output from the calculator, wherein the optical unit comprises: a first group having positive powers; And a second group having negative refractive power, wherein the first group may not include a lens.
  • a lens module includes: a first lens unit including at least one lens; A second lens unit facing and spaced apart from the first lens unit in a first direction in an optical axis direction and including at least one lens; And a variable lens unit disposed between the first lens unit and the second lens unit to control a focal length of the lens module.
  • the lens module including at least one lens
  • a second lens unit facing and spaced apart from the first lens unit in a first direction in an optical axis direction and including at least one lens
  • a variable lens unit disposed between the first lens unit and the second lens unit and controlling a focal length of the lens module by controlling a diopter which is an inverse of the focal length of the lens module;
  • a controller for controlling the diopter of the variable lens unit.
  • the camera module for iris recognition the lens module; And an image sensor, wherein the image sensor may be disposed to face the first lens unit and to be spaced apart from the first lens unit at a rear side of the second lens unit based on the traveling direction of the incident light.
  • the iris recognition camera system of the embodiment may provide an optical unit for increasing the recognition distance of the object while maintaining the resolution of a predetermined object while maintaining a constant volume of the entire camera system.
  • the focal length of the lens module changes as the ambient temperature of the lens module and the iris recognition camera module including the same changes, thereby effectively suppressing the change of the magnification of the subject, The performance degradation can be prevented.
  • an effect of capturing a clear image of an image using a lens module and an iris recognition camera module including the same is effective. have.
  • FIG. 1 is a block diagram of an iris recognition camera system according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 shows an iris recognition camera of an embodiment.
  • FIG. 3 illustrates an image capturing unit of an iris recognition camera according to an embodiment.
  • FIG. 4 illustrates an image capturing unit of an iris recognition camera of another embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a light emitting module.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of an iris recognition camera system.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an embodiment of an iris recognition method.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of an image sensor in which a photographed iris image is formed.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of presenting a moving direction of an iris in an iris recognition method using an iris recognition camera system.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a portable terminal.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a lens module of an embodiment.
  • FIG. 12 is a view for explaining a control unit provided in the lens module of the embodiment.
  • 13 to 15 are graphs for describing an operating characteristic of a lens module having no variable lens unit.
  • 16 to 18 are graphs for describing operating characteristics of the lens module of the exemplary embodiment in which the variable lens unit is provided.
  • a rectangular coordinate system (x, y, z) can be used.
  • the x-axis and the y-axis mean planes perpendicular to the optical axis.
  • the optical axis direction (z-axis direction) may be referred to as a first direction, the x-axis direction as a second direction, and the y-axis direction as a third direction. .
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an iris recognition camera system according to an exemplary embodiment.
  • the iris recognition camera system 200 illustrated in FIG. 1 may include an imaging unit 110, a display unit 120, a calculator 140, a controller 150, an image extractor 160, and a memory unit 170. have.
  • the iris image photographed by the imaging unit 110 may be converted into an electrical signal by the image sensor and transferred to the calculator 140.
  • the calculator 140 may analyze a position in the image sensor in which the generated photographed iris image is formed.
  • the analyzing of the position of the photographing iris image by the calculator 140 may be analyzing whether the photographing iris image is located in a reference region in the image sensor.
  • the reference area may vary depending on the sensitivity performance of the iris recognition camera system, for example, the reference area may be an optical field area including the center of the image sensor when distinguishing the optical field of the image sensor.
  • the position result value of the photographed iris image analyzed by the calculator 140 may be transmitted to the controller 150.
  • the controller 150 may transmit a driving signal to the display unit 120.
  • the controller 150 may control driving of the at least one display unit 120 according to the result value output from the calculator 140.
  • the controller 150 may be connected to the driving unit of the light emitting module included in the display unit 120.
  • the controller 150 may operate at least one of the plurality of light emitting modules included in the display unit 120 according to the analysis result value of the calculator 140.
  • the iris recognition camera system 200 includes a plurality of display units 120
  • the light emitting module included in the at least one display unit 120 may be operated.
  • the controller 150 may transmit a signal for driving the display unit 120 corresponding to the analysis result value.
  • the controller 150 may control the driving of the display unit 120 to analyze the direction in which the photographed iris image deviates from the reference area and to display the moving direction to the outside.
  • the controller 150 may transmit a signal such that the display unit 120 is driven accordingly.
  • the controller 150 may control the display 120 to be driven by blinking in order to externally display that the iris is located in the reference area.
  • the iris recognition camera system 200 may include an image extractor 160.
  • the image extractor 160 may extract an authentication iris image.
  • the authentication iris image is a final iris image used for iris recognition and may be located in a reference region of the photographed iris image.
  • the calculator 140 may transmit a signal to the image extractor 160.
  • the image extractor 160 may capture and enlarge the photographed iris image positioned in the reference region and use the image iris image as an authentication iris image for iris recognition.
  • the image extractor 160 may store the captured authentication iris image.
  • the iris recognition camera system 200 may include a memory unit 170 storing a reference iris image.
  • the reference iris image may store an iris image of a user authenticated using an iris recognition camera system, and the reference iris image may be a data of a specific pattern of an iris in the stored iris image.
  • the reference iris image may be data obtained by analyzing a specific pattern of a user's iris and quantifying the same.
  • the imaging unit 110 may include an image sensor.
  • FIG. 2 shows an iris recognition camera of an embodiment
  • FIG. 3 shows an image capturing unit of an iris recognition camera of an embodiment
  • FIG. 4 shows an image capturing unit of an iris recognition camera of another embodiment.
  • the imaging unit 110 includes an optical unit 10 for outputting optical information of the photographed iris, an image sensor 14 and an optical unit 10, and an image for converting the output optical information into electrical signals.
  • the imaging unit body 12 may be provided to provide a space for accommodating the sensor 14.
  • the optical unit 10 may include a plurality of lenses 10a-10f (FIG. 3), and may absorb the light incident from the outside to output the image to the image sensor 14 to obtain an image of the subject. .
  • the imaging unit 110 may generate the photographed iris image by outputting optical information of the iris obtained from the optical unit 10 including the lens, transferring the optical information to the image sensor 14, and converting it into an electrical signal.
  • Optical information output from the optical unit 10 may be transferred to the image sensor 14.
  • the image sensor 14 may receive optical information of a subject incident through the lens of the optical unit 10 and photoelectrically convert it into an electrical signal.
  • the image sensor 14 may be a CCD (Charge-Coupled Device) sensor or a CMOS ( Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensor.
  • the imaging unit 110 may include, but is not limited to, a lens having a fixed focal length, and may have an auto focusing function.
  • the iris recognition camera system 200 may include a display unit 120, and at least one display unit 120 may be disposed around the image capturing unit 110 and outside the image capturing unit.
  • the number of lenses constituting the optical unit 10 is not limited thereto, and a single or a plurality of lenses may be disposed in the optical unit 10.
  • the plurality of lenses 10a to 10f may be sequentially stacked and disposed, and a spacer (not shown) may be disposed between the plurality of lenses 10a to 10f.
  • the spacers may be spaced apart from the plurality of lenses 10a to 10f to maintain a gap between the lenses 10a to 10f.
  • the imaging unit body 12 may have a cylindrical or rectangular shape, but is not limited thereto.
  • At least one of the plurality of lenses 10a to 10f included in the optical unit 10 may condense light with the image sensor 14.
  • the lenses 10a to 10f may be to draw a large amount of light from one point of the subject, and to refract the incident light to collect the drawn light to one point.
  • the light collected at one point may form an image, and when the image is collected at one point in the image sensor 14 and one image is formed, the subject may be located at the focal length of the lens.
  • the recognition distance of the iris recognition camera may be determined by the unit pixel size of the sensor and the focal length of the lens.
  • the object distance satisfying the above-described resolution of 15.7 pixels / mm of the predetermined object may be 230 mm.
  • one of the physical methods for increasing the distance that an object can be recognized in an iris recognition camera system is to increase the focal length.
  • a camera module generally used in an iris recognition camera system may include a lens barrel and an optical unit including a plurality of lenses inside the lens barrel.
  • the camera module may receive the optical unit.
  • the lens barrel becomes bulky.
  • optical unit 10 of the embodiment for increasing the focal length without increasing the size of the optical unit 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a distance from one surface of the image sensor 14 to the focal point P may be defined as a focal length fl.
  • the optical unit 10 illustrated in FIGS. 3 and 4 may be the optical unit 10 including the same focal length fl.
  • the optical unit 10 of the embodiment shown in FIG. 3 includes a first group (Group I) including two lenses and four lenses disposed on the rear surface of the first group to realize the focal length fl. It may include a second group (Group II).
  • an optical block 11 may be disposed between the second group II and the image sensor 14, and the optical block 11 may be a low pass filter (LPF) or an infrared cut filter. It may be a cover glass (CG) for protecting an imaging surface of an optical filter or an imaging device such as an IR-cut filter.
  • LPF low pass filter
  • CG cover glass
  • the first group Group I may include a sixth lens 10f having positive refractive power and a fifth lens 10e having negative refractive power in order from the object side.
  • the present invention is not limited thereto and may include any combination that constitutes a case in which the refractive power of the first group (Group I) is negative.
  • the sixth lens 10f may be a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side, and the fifth lens 10e may be a negative lens including concave surfaces on both surfaces.
  • the second group Group II includes a first lens 10a having a positive refractive power, a second lens 10b having a negative refractive power, a third lens 10c having a positive refractive power and a negative in order from the object side. It may include a fourth lens (10d) having a refractive power of.
  • the first lens 10a, the third lens 10c, and the fourth lens 10d may include at least one aspherical surface.
  • the first lens 10a, the third lens 10c, and the fourth lens 10d constitute at least one surface aspherical surface, a technical effect of reducing astigmatism and image surface curvature, which are aberrations generated on the stock axis, can be reduced. have.
  • the first group Group I having the thickness of the first distance d1 may be selected from the second group Group II. Can be placed on the front.
  • the optical unit 10 of the embodiment illustrated in FIG. 4 includes four lenses disposed on the rear surface of the first group Group I and the first group including the optical element 13 to implement the focal length fl. It may include a second group (Group II) including a.
  • an optical block 11 may be disposed between the second group II and the image sensor 14, and the optical block 11 may be a low pass filter (LPF) or an infrared cut filter. It may be a cover glass (CG) for protecting an imaging surface of an optical filter or an imaging device such as an IR-cut filter.
  • LPF low pass filter
  • CG cover glass
  • the first group I may be formed of an optical element 13 that does not include a lens, and the optical element 13 may include a holographic optical element (HOE).
  • HOE holographic optical element
  • Holographic optical element refers to a type of diffractive optical element (DOE) manufactured using holographic technology, and reproduces or transforms the waveform recorded in the hologram to make the shape of transmitted or reflected light into a desired shape. It is a manufactured optical element.
  • DOE diffractive optical element
  • Holographic optical devices are optical devices that operate according to the diffraction law, not the reflection or refraction law.
  • the second group Group II may include a first lens 10a having positive refractive power, a second lens 10b having positive refractive power, a third lens 10c having positive refractive power, and positive refractive power in order from the object side. It may include a fourth lens (10d) having a.
  • the first lens 10a, the third lens 10c, and the fourth lens 10d may include at least one aspherical surface.
  • the first lens 10a, the third lens 10c, and the fourth lens 10d constitute at least one surface aspherical surface, a technical effect of reducing astigmatism and image surface curvature, which are aberrations generated on the stock axis, can be reduced. have.
  • the first group Group I is replaced with the optical element 13 having the second distance d2 smaller than the first distance d1, and is the same as the optical unit 10 shown in FIG. 2.
  • An iris recognition camera system and a terminal including the same may be provided that realize the focal length fl and do not significantly increase the thickness of the entire optical unit 10.
  • the first distance d1 illustrated in FIG. 3, which determines the thickness of the optical unit 10 of the embodiment implementing the same focal length fl, includes a plurality of lenses. To several millimeters.
  • the second distance d2 shown in FIG. 4 may be designed to be less than 1 mm as a configuration in which a plurality of lens configurations are changed to one HOE.
  • the second distance d2 may be more preferably 0.3 mm or less.
  • first distance (d1) and the second distance (d2) can be variously changed according to the needs of the user, not limiting the scope of the invention No.
  • FIG. 5 is a view showing an embodiment of the light emitting module 20.
  • the light emitting module 20 includes a body 23, a cavity 27 formed on the body, and a light emitting element 21 disposed in the cavity. It may include a), the body portion may include a lead frame 25 for electrical connection with the light emitting device (21).
  • the body portion 23 may be formed of a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material, and the body may have a cavity 27 having an open top and consisting of side and bottom surfaces.
  • the body portion 23 may include at least one lead frame 25 to be electrically connected to the light emitting device 21.
  • the light emitting device 21 may be electrically connected by directly contacting one of the pair of lead frames 25, and may be electrically connected to the other through the wire 29.
  • At least one light emitting device 21 may be disposed on the bottom surface of the cavity 27.
  • the light emitting device 21 may be wrapped and a molding part may be disposed.
  • the molding part may include a resin layer and the phosphor 28.
  • the light emitting device 21 may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and may emit light of different wavelengths depending on the configuration of the semiconductor layer.
  • the light emitting device 21 may emit blue light.
  • the light emitting module 20 may be configured according to the kind of the phosphor included. The emission wavelength of the light emitted from may be varied.
  • the light emitting module 20 may emit light having a wavelength of red, yellow, white, etc. according to the light emitting device and the phosphor which is excited by the light emitted from the light emitting device and the wavelength is converted.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of an iris recognition camera system, and schematically illustrates a side view of the iris recognition camera system 200c.
  • the imaging unit 110 may be disposed at the center of the iris recognition camera system 200c, and the display units 120a, 120b, 120c, and 120d may surround the imaging unit 110, and the imaging unit ( It may be arranged in a plurality outside of the 110.
  • the display units 120a to 120d may be spaced apart from each other, but are not limited thereto and may be disposed adjacent to each other.
  • four display units 120a to 120d may be disposed around the imaging unit 110, and the display unit 120a is centered on the imaging unit 110.
  • To 120d) may be arranged up, down, left and right, respectively.
  • the display units 120a and 120c disposed above and below may be disposed to face each other based on the imaging unit 110.
  • the display units 120b and 120d disposed on the left and right sides may also be disposed to face each other with respect to the imaging unit 110.
  • the plurality of display units 120a to 120d are disposed on the top, bottom, left, and right sides of the imaging unit 110, but the exemplary embodiment is not limited thereto, and the plurality of display units may surround the imaging unit 110. It may be arranged in a diagonal direction.
  • two display units facing each other may be arranged to be symmetrical with respect to the image pickup unit 110.
  • display units 120a to 120d are arranged in FIG. 9, the number of display units is not limited thereto, and for example, five or more display units may be disposed surrounding the imaging unit 110.
  • Each of the plurality of display units 120a to 120d may include at least one light emitting module 20.
  • each of the display units of the plurality of display units 120a to 120d may include one or a plurality of light emitting modules 20.
  • the plurality of light emitting modules 20 may be disposed on the upper and lower sides and left and right sides of the image capturing unit 110 to surround the image capturing unit 110.
  • Each display unit may include a plurality of light emitting modules 20 emitting light of the same wavelength, or each display unit may include a plurality of light emitting modules emitting light of different wavelengths.
  • Each of the plurality of display units 120a to 120d may have a separate driving unit, and each of the display units may emit light of a different wavelength region.
  • the display units 120a and 120c surrounding the imaging unit 110 may include the light emitting module 20, the substrate 11 supporting the light emitting module, and the front cover 23 protecting the light emitting module. It may include.
  • the substrate 11 may be a PCB substrate for driving a light emitting module.
  • the substrate 11 may be electrically connected to the light emitting module 20 and may be connected to an external electrode.
  • the PCB substrate may be a hard type for supporting the light emitting module 20, but is not limited thereto and may be a flexible type.
  • the front cover 23 may be made of a transparent plastic or glass material, but is not limited thereto.
  • the front cover 23 may further include a diffusion plate to uniformly emit light emitted from the light emitting module 20.
  • the arrangement of the display unit has been described with reference to the drawings.
  • the arrangement or number of display units in the iris recognition camera system is not limited thereto, and display units having various shapes may be arranged.
  • the number of display units may be smaller or larger than that of the embodiment of the drawing, and the area of each display unit may be the same or different.
  • iris recognition method using the above-described iris recognition camera system 200 and a portable terminal including the same will be described as follows with reference to the accompanying drawings, but the embodiment is not limited thereto. It can be used for various purposes of shooting.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an embodiment of an iris recognition method.
  • the generating of the photographed iris image (S1100) may include capturing the iris to obtain optical information and converting the acquired optical information into an electrical signal.
  • Acquiring optical information by photographing the iris may include generating an optical signal for the iris image in the image capturing unit of the iris recognition camera system.
  • the processing of the image information may be photoelectric conversion of an optical signal generated by photographing the iris from an image sensor.
  • the image sensor may process the optical signal into an electrical signal to obtain a photographed iris image.
  • analyzing the position in the image sensor with respect to the generated photographed iris image (S1200) may be calculating a position in the image sensor.
  • analyzing the position in the image sensor (S1200) may include determining whether the photographed iris image is located in the reference region of the image sensor (S1300).
  • the analyzing of the position in the image sensor (S1200) may be a step of determining in which region the photographed iris image is located based on the reference region of the image sensor, and whether the photographed iris image is formed in the reference region of the image sensor. It may be to include the step (S1300).
  • the step (S1200) of determining the position of the photographed iris image in the image sensor may be performed by an operation unit of the iris recognition camera system.
  • the calculation unit analyzes and determines the position of the photographed iris image, and determines the moving direction of the iris according to the result value.
  • the display unit may be driven by transmitting a signal for a value to the display unit.
  • whether the acquired iris image corresponds to a reference region on the image sensor may be determined by dividing the image sensor into a virtual region.
  • the reference region can be a virtual optical field that includes the center of the image sensor.
  • the reference area on the image sensor for determining the relative position of the iris image may be an optical field having a concentric shape with respect to the center of the image sensor.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of an image sensor in which a photographed iris image is formed.
  • the image sensor 14 of the embodiment may be divided into n optical fields f 1 , f 2 ,... F n .
  • the virtual circle separating the n optical fields may be a concentric circle based on the center point O of the image sensor.
  • the optical field which is an imaginary region in the image sensor 14, is a diameter of the distance between two points on the diagonally symmetrical reference to the center point O of the image sensor when dividing the diagonal D1 of the image sensor at regular intervals. It may be an area divided by virtual concentric circles.
  • the first optical field f 1 may be inside the imaginary circle whose radius is a distance from the center O of the image sensor to a point spaced apart by r1.
  • the second optical field f 2 is a circle corresponding to the first optical field f 1 in the inner region of the imaginary circle whose radius is a distance from the center O of the image sensor to a point spaced apart by r2. It may be a part except the inner region of the.
  • the number of divided optical fields may vary depending on the size of the image sensor and the purpose of using the image acquired through the image sensor.
  • the iris image is located in the reference region of the image sensor when the iris image is imaged in the first optical field f 1 .
  • the first optical field f 1 which is the reference area
  • (f 1 ) it may be determined in which direction.
  • the photographed iris image when the photographed iris image is positioned in the reference region, the iris center in the photographed iris image I and the center O of the image sensor may coincide.
  • the imaged iris image I is formed at the upper right side at the center O of the image sensor outside the first optical field f 1 , so that the eye position is obtained by obtaining the iris image in order to obtain an accurate iris image. It should be moved to the right below the position of.
  • the iris may be moved in a direction in which the center of the iris image I coincides with the center O of the image sensor.
  • the iris recognition method of the embodiment may include analyzing the positions of the iris images obtained as described above, and then driving the display units accordingly (S1430 and S1450).
  • driving of the display unit may proceed to driving of the movement direction to the display unit (S1430).
  • the driving of the moving direction to the display unit (S1430) may be to drive the display unit in the iris recognition camera system to allow the user to recognize the moving direction.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of presenting an moving direction of an iris in an iris recognition method using an iris recognition camera system having four display units 120a, 120b, and 120c.
  • FIG. 9A illustrates a case in which the display unit 120a disposed above the imaging unit 110 is driven.
  • (a) is a case where the generated photographed iris image is located at the lower end of the reference region of the image sensor.
  • the driving unit 120a disposed above the imaging unit 110 is driven by driving the moving direction to the display unit. It may be to instruct to move the iris upwards.
  • (b), (c) and (d) of FIG. 9 may represent driving the display unit to move the iris downward (bottom), left (left) and right (right), respectively. .
  • the plurality of display units may be driven simultaneously according to the position analysis result of the acquired iris image.
  • the acquired iris image is formed in the upper right side from the center of the image sensor outside the reference area of the image sensor as shown in FIG. 8 described above, the image is captured to recognize the user to move the iris downward and downward.
  • the display units 120b and 120c on the left side and the lower portion of the unit 110 may be driven at the same time.
  • the driving method of the display unit described with reference to FIG. 9 is not limited thereto, and the driving method may vary depending on the number of display units arranged outside the imaging unit 110, the shape of the display units arranged, and the like.
  • the driving method of the display unit may vary according to an algorithm used in the iris recognition method of the embodiment.
  • the driving of the at least one display unit may indicate a relative position of the photographed iris image with respect to the reference region rather than the moving direction of the iris.
  • the user may move the iris in the indicated direction, and thereafter, in operation S1100, the iris image may be generated by the imaging unit.
  • the method may include extracting the imaged iris image as the authentication iris image (S1500).
  • the method may include comparing the authentication iris image with the reference iris image stored in the memory unit of the iris recognition camera system.
  • Extracting the authentication iris image may be a step of data-forming a characteristic pattern of the iris in the obtained iris image using an image processing technique.
  • the comparing with the reference iris image may be to authenticate the user by comparing the extracted authentication iris image data with the pattern data of the reference iris registered in advance.
  • driving of the display unit may be performed to drive at least one display unit to blink.
  • the display unit may blink the entire display unit disposed outside the imaging unit, or may drive the display unit for a predetermined time so that the user may obtain a final iris image for authentication by placing the pupil in the reference area. It may be to inform.
  • driving the display unit to blink may provide a light to the iris before extracting the authentication iris image, thereby preventing a red eye effect during iris photographing.
  • the entire display may be flickered or the display may be driven for a predetermined time in order to notify the acquisition of the final iris image
  • the present invention is not limited thereto and may notify that the final iris image is to be acquired by the pre-stored shooting notification sound.
  • the relative position of the iris image can be determined from the operation of the display unit without checking the photographed iris image through a separate display. Since it can be easily presented, there is an effect that can easily and accurately acquire the iris image to recognize the iris.
  • the terminal of one embodiment may include the iris recognition camera system of the above-described embodiment.
  • the terminal may arrange the iris recognition camera system in the front or the rear.
  • the terminal including the iris recognition camera system may be a portable terminal, but the embodiment is not limited thereto, and the iris recognition camera system of the above-described embodiment may also be provided in the fixed terminal.
  • FIG. 10 is a schematic front view of a portable terminal of an embodiment.
  • the portable terminal 300 may further include a camera system 220 for general image capturing in addition to the iris recognition camera system 200 of the above-described embodiment.
  • the lighting module for iris imaging may further include an infrared light emitting module 250.
  • the infrared light emitting module 250 may include a light emitting diode that emits an infrared wavelength region.
  • the iris image acquired by the iris recognition camera system 200 may be displayed on the display unit 270 of the portable terminal.
  • the iris image obtained by using the iris recognition camera system 200 may be provided to be used for other functions of the portable terminal.
  • the iris image may be used in a portable terminal security system, but is not limited thereto.
  • data information on a reference iris image may be stored in a memory of the portable terminal.
  • a security system using iris recognition can be used in a portable device including an iris recognition camera system, and the position of the iris can be easily determined by driving the display unit. Can have an effect.
  • the lens module of the embodiment includes a first lens unit 1100, a second lens unit 1200, a variable lens unit 1300, a first flood plate 1500, a second flood plate 1600, and a controller 1700. can do.
  • the first lens unit 1100 may be provided at the front of the incident light, and the second lens unit 1200 may be provided at the rear of the incident light.
  • the first lens unit 1100 may include at least one lens.
  • the first lens unit 1100 may form an optical system in which a plurality of lenses are aligned in a first direction in an optical axis direction.
  • the second lens unit 1200 may be provided to face the first lens unit 1100 and be spaced apart from each other in the first direction in the optical axis direction and include at least one lens. Similar to the first lens unit 1100, the second lens unit 1200 may form an optical system in which a plurality of lenses are aligned in the first direction.
  • the variable lens unit 1300 may be disposed between the first lens unit 1100 and the second lens unit 1200 and may control a focal length of the lens module.
  • the variable lens unit 1300 may include at least one lens.
  • the variable lens unit 1300 may form an optical system in which a plurality of lenses are aligned in a first direction.
  • variable lens unit 1300 may serve to suppress a change in focal length according to a temperature change of the lens module. In addition, the variable lens unit 1300 may serve to suppress a change in magnification due to a change in focal length of the lens module.
  • the lens module of the embodiment may be used, for example, in an iris recognition camera module.
  • an iris recognition camera module In the case of the camera module for iris recognition, it is appropriate to provide a small or no change in magnification of the subject.
  • magnification change of the subject occurs excessively in the iris recognition camera module, it is difficult to accurately and accurately recognize the human iris. Therefore, if a magnification change out of the set value occurs, it cannot be authenticated as a camera module for iris recognition and cannot be sold.
  • the lens module used in the iris recognition camera module needs to be controlled so that the magnification change does not deviate from the set value even when the external environment changes.
  • Magnification change of the lens module is directly related to the change of focal length. That is, when the focal length of the lens module changes, the magnification of the subject may change. On the other hand, when the focal length is out of the setting value, the image quality including the sharpness of the photographed subject may be deteriorated.
  • the magnification of the subject may change, and the quality of the photographed subject may also be degraded. Therefore, when the magnification of the subject is changed due to the change of focal length in the iris recognition camera module, the image quality of the iris photographed is also lowered. Accordingly, the iris recognition camera module is degraded and cannot function properly.
  • the focal length of the lens module changes as the ambient temperature of the lens module and the iris recognition camera module including the same changes, thereby effectively suppressing the change in the magnification of the subject, and thus the lens module and the camera.
  • the performance degradation of the module can be prevented.
  • variable lens unit 1300 of the embodiment may be provided to control the focal length of the lens module by controlling a diopter which is an inverse of the focal length of the lens module.
  • the variable lens unit 1300 controls the diopter of the lens module.
  • the variable lens unit 1300 may move to control the diopter. That is, the variable lens unit 1300 may move in the first direction to control the diopter of the lens module in a manner to compensate for the diopter change of the lens module according to the temperature change.
  • variable lens unit 1300 moves in the first direction to have a negative value equal to the absolute value of the changed diopter and the lens module.
  • the diopter change of the lens module can be canceled to maintain the original diopter.
  • a driving device for moving the variable lens unit 1300 in the first direction may be provided in the lens module or the camera module, and the driving device may be controlled by the controller 1700 described later.
  • variable lens unit 1300 controls the diopter of the lens module.
  • the diopter of the lens module may be controlled by controlling the refractive index of the variable lens unit 1300.
  • variable lens unit 1300 may include at least one refractive index variable lens and may be provided in a manner of controlling the diopter of the lens module by controlling the refractive index of the refractive index variable lens.
  • the refractive index variable lens may be provided with a change in the index of refraction according to the application of an electrical signal.
  • the refractive index variable lens may be provided as, for example, a liquid lens filled with a transparent liquid in a thin film that can be deformed.
  • the liquid lens may be provided in such a manner that when the electrical signal is applied, the curvature of the surface changes, and the refractive index of the liquid lens changes as the curvature of the surface changes, thereby controlling the diopter of the lens module.
  • a driving device for changing the curvature of the surface of the liquid lens by receiving an electrical signal may be provided in the variable lens unit 1300, the operation of the driving device can be controlled by the controller 1700 to be described later have.
  • the driving device may be provided as a piezoelectric element. That is, the refractive index variable lens may be provided so that the refractive index is controlled by the piezoelectric element.
  • a piezoelectric element may be disposed on a portion of the surface of the liquid lens.
  • the piezoelectric element may deform, and thus the curvature of the liquid lens may change.
  • the piezoelectric element As the curvature of the liquid lens is changed by the operation of the piezoelectric element, the refractive index of the liquid lens is changed to control the diopter of the lens module so that the refractive index variable lens may operate.
  • the piezoelectric element may be controlled to be operated by the controller 1700 described later.
  • the camera module for iris recognition including the lens module of the embodiment may include an image sensor 1400.
  • the image sensor 1400 is a portion at which light incident on the camera module through the lens module reaches and forms an image of a subject.
  • the image sensor 1400 faces the second lens unit 1200 and the first direction behind the second lens unit 1200 with respect to the advancing direction of the incident light and is spaced apart from the first direction. Can be arranged.
  • the image sensor 1400 is a portion where incident light reaches through the first lens unit 1100, the variable lens unit 1300, and the second lens unit 1200, and may form an image of an iris which is a subject.
  • the image of the iris captured from the iris recognition camera module may be used to identify the user's identity.
  • the first floodlight panel 1500 is disposed in front of the first lens unit 1100 when viewed in the first direction, and is a portion where light is incident. Therefore, incident light may enter the first lens unit 1100 of the lens module through the first floodlight panel 1500.
  • the second floodlight plate 1600 may be disposed behind the second lens unit 1200 and in front of the image sensor 1400 in the first direction. Accordingly, light incident on the lens module may exit the lens module through the second floodlight plate 1600 and enter the image sensor 1400.
  • the controller 1700 may serve to control the diopter of the variable lens unit 1300.
  • the structure, function, and operation of the controller 1700 will be described in detail with reference to FIG. 12.
  • the controller 1700 may include a temperature measuring module 1710, a diopter control module 1720, and a main control module 1730.
  • the temperature measuring module 1710 may serve to measure the temperature around the lens module and / or the lens module.
  • the temperature measuring module 1710 may be disposed at a position close to the lens module.
  • thermocouple since the temperature measured by the temperature measuring module 1710 is appropriately converted into an electrical signal and transmitted to the control unit 1700, for example, the thermocouple may be configured using a thermocouple. However, if the measured temperature can be converted into an electrical signal, other temperature measuring means other than a thermocouple may be used.
  • the diopter control module 1720 may be connected to the variable lens unit 1300 and control the operation of the variable lens unit 1300 to control the diopter of the lens module.
  • the diopter control module 1720 is connected to the main control module 1730 receives a control signal from the main control module 1730, and controls the operation of the variable lens unit 1300 according to the received control signal. Can be.
  • the variable lens unit 1300 may receive a control signal from the diopter control module 1720 to control the diopter change of the lens module. As described above, the variable lens unit 1300 may suppress the diopter change of the lens module by compensating for the diopter change of the lens module according to the temperature change.
  • the main control module 1730 may be provided to be connected to the temperature measuring module 1710 and the diopter control module 1720.
  • the main control module 1730 receives information on temperature from the temperature measuring module 1710 and transmits a control signal to the diopter control module 1720.
  • the main control module 1730 receives the temperature information measured by the temperature measuring module 1710 and selects a control value of the variable lens unit 1300 corresponding thereto.
  • the main control module 1730 may transmit a control signal including information on the selected control value to the diopter control module 1720.
  • the controller 1700 may perform a control to continuously suppress the diopter change in response to a case in which the diopter changes according to the continuous change of the ambient temperature of the lens module through feedback control.
  • FIGS. 16 to 18 are graphs for describing operating characteristics of the lens module without the variable lens unit 1300.
  • a plurality of selections shown in the graph are optical characteristic curves representing the characteristics of each visible light having different wavelengths incident on the lens module. The same applies to the graphs of FIGS. 16 to 18.
  • the horizontal axis of the graph represents a change value of the focal length.
  • the lens module is at a focal length from the subject. In case of having a negative value, the lens module is located closer to the subject than the focal length, and in case of having a positive value, the lens module is located farther than the subject and the focal length. The same applies to the graphs of FIGS. 16 to 18.
  • OTF is a measure of the imaging performance of the optical system provided in the lens. For example, the higher the OTF coefficient, the higher the image quality including the sharpness of the image passing through the lens module and formed on the image sensor 1400.
  • the temperature around the lens module is about 25 ° C.
  • the subject has the highest OTF coefficient when the subject is at the focal length of the lens module at 25 ° C., and thus has the highest image quality.
  • the lens module is designed to have an optimized performance at 25 °C temperature conditions.
  • the temperature conditions of the lens module are different, the image quality of the image is deteriorated when the subject is at the focal length of the lens module. This will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
  • the ambient temperature of the lens module is about 5 ° C.
  • the image quality of the image is increased when the subject is located closer than the focal length of the design reference condition of the lens module. This may mean that the focal length is shortened as the ambient temperature is lowered.
  • the ambient temperature of the lens module is about 45 ° C.
  • the image quality of the image is increased when the subject is located farther than the focal length of the design reference condition of the lens module. This may mean that the focal length is increased as the ambient temperature increases.
  • the lens module may capture the image having the highest image quality when the subject is at the focal length of the lens module at 25 ° C., which is a design criterion.
  • the lens module when the lens module is out of the design reference temperature of 25 ° C., the image of the sharp image quality cannot be captured when the lens module is at the focal length of the design reference temperature of the subject. Therefore, the lens module and the camera module for iris recognition including the same cannot exhibit the designed performance when they deviate from the design reference temperature.
  • an image captured at a temperature outside the design reference temperature may have a low image quality and thus may not be used for iris recognition.
  • 16 to 18 are graphs for describing operating characteristics of the lens module of the exemplary embodiment in which the variable lens unit 1300 is provided. 16 to 18 illustrate experimental results of adjusting the diopter of the lens module using the variable lens unit 1300.
  • the optical characteristic curve of FIG. 16 may be used as a design reference value of the lens module of the embodiment.
  • the temperature condition of the lens module in Figure 16 is 25 °C
  • the diopter is 0.4.
  • temperature conditions and diopters may vary as reference design values of the examples, but the above temperature conditions and diopters are used as design reference values for the sake of simplicity.
  • the ambient temperature of the lens module was changed to about 5 ° C., and thus the diopter of the lens module was adjusted to about 4 by using the variable lens unit 1300.
  • the ambient temperature of the lens module is changed to about 45 ° C., and thus the diopter of the lens module is adjusted to about 7.6 using the variable lens unit 1300.
  • a sharp image of an image may be captured using a lens module and an iris recognition camera module including the same. It can be effective.
  • the iris recognition camera system of the embodiment may provide an optical unit for increasing the recognition distance of the object while maintaining the resolution of a predetermined object while maintaining a constant volume of the entire camera system. Therefore, there is industrial applicability.

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Abstract

홍채 인식 카메라 시스템의 일 실시예는, 홍채의 광학정보를 수집하는 광학부; 및 상기 광학부에서 획득된 홍채의 광학정보를 출력하는 촬상부를 포함하고, 상기 광학부는, 제1 두께로 구비되어 물체에서 입사되는 광을 굴절시키는 제1 그룹; 및 상기 제1 그룹의 후면에 배치되며, 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제2 그룹을 포함하며, 상기 제1 그룹은 홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)를 포함하는 것일 수 있다.

Description

렌즈모듈 및 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈, 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 포함하는 단말기
실시예는 렌즈모듈 및 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈, 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 포함하는 단말기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
보안 출입 등을 위한 신분 인증을 위하여 다른 인증 수단에 비하여 높은 보안성과 정확성을 갖춘 홍채 인식 시스템이 이용되고 있다. 이러한 홍채 인식 시스템은 카메라로 촬영한 홍채 이미지에서 홍채의 특징적인 패턴을 이미지 처리 기술을 이용하여 데이터화한 후 이를 사전에 등록한 사용자의 홍채 데이터와 비교하여 특정인을 인증하는 시스템이다.
최근에는 이러한 홍채 인식 시스템을 모바일 기기에도 적용하여 일상에서의 개인 보안 시스템으로의 활용도가 늘어나고 있다.
홍채 인식 카메라 시스템에서 소정의 물체의 해상력을 유지시킨다는 가정 하에, 홍채 인식 카메라의 인식 거리는 센서의 단위 픽셀(Pixel) 크기와 렌즈의 초점거리(Focal length)에 의해 결정될 수 있다.
예컨대, 단위 픽셀의 크기가 1.12um이고, 렌즈의 초점거리가 4.0mm인 경우, 전술한 소정의 물체의 해상력인 15.7pixels/mm를 만족하는 물체거리는 230mm일 수 있다.
따라서, 홍채 인식 카메라 시스템에서 물체를 인식할 수 있는 거리를 증가시키기 위한 물리적인 방법들 중 하나는 초점거리를 증가시키는 것이다.
하지만, 물체의 인식거리를 증가시키기 위하여 초점거리를 증가시키게 되면 홍채 인식 카메라 시스템 자체의 부피가 커지는 문제가 있었다.
예컨대, 일반적으로 홍채 인식 카메라 시스템에 사용되는 카메라 모듈은 렌즈 경통 및 렌즈 경통 내부에 복수 개의 렌즈로 이루어지는 광학부를 포함할 수 있는데, 초점거리를 증가시키기 위해서 광학부의 크기를 증가시키게 되면 광학부를 수용하는 렌즈 경통의 부피가 커지게 된다.
렌즈모듈은 하나의 렌즈로 구비되거나, 또는 복수의 렌즈가 광축방향으로 정렬하여 광학계를 이루는 구조로 구비될 수 있다. 이러한 렌즈모듈은 다양한 장치에 사용될 수 있다.
특히, 렌즈모듈은 홍채 인식용 카메라 모듈에 사용될 수 있다. 홍채 인식용 카메라 모듈에 사용되는 렌즈모듈은, 홍채의 정확하고 정밀한 이미지 촬영을 위해 피사체의 배율변화가 억제되도록 구비되는 것이 적절하다.
그러나, 렌즈모듈은 주위온도변화 기타 주위환경의 변화에 따라 그 초점거리가 변할 수 있고, 초점거리가 변화함에 따라 촬영되는 피사체의 배율이 변화할 수 있고, 또한 초점거리가 변화함에 따라 카메라모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수도 있다.
실시예의 홍채 인식 카메라 시스템은 소정의 물체의 해상력을 유지시킴과 동시에 카메라 시스템 전체의 부피를 일정하게 유지하면서, 물체의 인식거리를 증가시키는 광학부를 제공한다.
실시예는, 온도에 따른 초점거리와 배율변화, 이미지의 화질변화 등을 억제할 수 있는 렌즈모듈 및 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈을 제공한다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
홍채 인식 카메라 시스템의 일 실시예는, 홍채의 광학정보를 수집하는 광학부; 및 상기 광학부에서 획득된 홍채의 광학정보를 출력하는 촬상부를 포함하고, 상기 광학부는, 제1 두께로 구비되어 물체에서 입사되는 광을 굴절시키는 제1 그룹; 및 상기 제1 그룹의 후면에 배치되며, 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제2 그룹을 포함하며, 상기 제1 그룹은 홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)를 포함하는 것일 수 있다.
홍채 인식 카메라 시스템의 다른 실시예는, 홍채의 광학정보를 수집하는 광학부; 상기 광학부에서 획득된 홍채의 광학정보를 출력하는 촬상부; 상기 촬상부에서 생성한 촬영 홍채 이미지의 상기 이미지 센서에서의 위치를 분석하는 연산부; 및 상기 연산부에서 출력된 결과 값에 상응하여 상기 적어도 하나의 표시부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 광학부는, 정을 굴절력을 갖는 제1 그룹; 및 부의 굴절력을 갖는 제2 그룹;을 포함하며, 상기 제1 그룹은 렌즈를 포함하지 않는 것일 수 있다.
렌즈모듈의 일 실시예는, 렌즈모듈에 있어서, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부; 광축방향인 제1방향으로 상기 제1렌즈부와 대향되고 이격되어 구비되고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2렌즈부; 및 상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 가변렌즈부를 포함하는 것일 수 있다.
렌즈모듈의 다른 실시예는, 렌즈모듈에 있어서, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부; 상기 제1렌즈부와 광축방향인 제1방향으로 대향되고 이격되어 구비되고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2렌즈부; 상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈의 초점거리의 역수인 디옵터(diopter)를 제어함으로써 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 가변렌즈부; 및 상기 가변렌즈부의 디옵터를 제어하는 제어부를 포함하는 것일 수 있다.
홍채 인식용 카메라모듈의 일 실시예는, 상기 렌즈모듈; 및 이미지센서를 포함하고, 상기 이미지센서는, 입사광의 진행방향을 기준으로 제2렌즈부의 후방에 상기 제2렌즈부와 제1방향과 대향되고 이격되도록 배치되는 것일 수 있다.
실시예의 홍채 인식 카메라 시스템은 소정의 물체의 해상력을 유지시킴과 동시에 카메라 시스템 전체의 부피를 일정하게 유지하면서, 물체의 인식거리를 증가시키는 광학부를 제공할 수 있다.
실시예에서는 렌즈모듈과 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈의 주위온도가 변화함에 따라 렌즈모듈의 초점거리가 변화하고, 이에 따라 피사체의 배율이 변화하는 것을 효과적으로 억제하여, 상기 렌즈모듈 및 카메라 모듈의 성능 저하를 방지할 수 있다.
실시예에서, 가변렌즈부의 온도변화에 따른 초점거리 변화를 억제함으로써, 주위온도의 변화에도 불구하고, 렌즈모듈과 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈을 사용하여 선명한 화질의 이미지를 촬영할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 홍채 인식 카메라 시스템의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예의 홍채 인식 카메라를 도시한 것이다.
도 3은 일 실시예의 홍채 인식 카메라의 촬상부를 도시한 것이다.
도 4는 다른 실시예의 홍채 인식 카메라의 촬상부를 도시한 것이다.
도 5는 발광 모듈의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 홍채 인식 카메라 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 홍채 인식 방법의 일 실시예를 나타낸 플로우 차트이다.
도 8은 촬영 홍채 이미지가 결상된 이미지 센서의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 홍채 인식 카메라 시스템을 이용한 홍채 인식 방법에 있어서 홍채의 이동 방향을 제시하여 주는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 휴대용 단말기의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예의 렌즈모듈을 나타낸 개략도이다.
도 12는 실시예의 렌즈모듈에 구비되는 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 가변렌즈부가 구비되지 않은 렌즈모듈의 작동특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 16 내지 도 18은 가변렌즈부가 구비되는 실시예의 렌즈모듈의 작동특성을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
또한, 도면에서는 직교 좌표계(x, y, z)를 사용할 수 있다. 도면에서 x축과 y축은 광축에 대하여 수직한 평면을 의미하는 것으로 편의상 광축 방향(z축 방향)은 제1방향, x축 방향은 제2방향, y축 방향은 제3방향이라고 지칭할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 홍채 인식 카메라 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 홍채 인식 카메라 시스템(200)은 촬상부(110), 표시부(120), 연산부(140), 제어부(150), 이미지 추출부(160) 및 메모리부(170)를 포함할 수 있다.
촬상부(110)에서 촬영한 홍채 이미지는 이미지 센서에서 전기적 신호로 변환되어 연산부(140)에 전달될 수 있다.
연산부(140)는 생성된 촬영 홍채 이미지가 결상(Image Formation)되는 이미지 센서에서의 위치를 분석할 수 있다.
연산부(140)에서 촬영 홍채 이미지의 위치를 분석하는 것은 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서 내의 기준 영역에 위치하는지를 분석하는 것일 수 있다.
기준 영역은 홍채 인식 카메라 시스템의 민감도(sensitivity) 성능에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 기준 영역은 이미지 센서의 광학 필드를 구분할 때 이미지 센서의 중심을 포함하는 광학 필드 영역일 수 있다.
연산부(140)에서 분석한 촬영 홍채 이미지의 위치 결과 값은 제어부(150)로 전달될 수 있다.
제어부(150)는 표시부(120)에 구동 신호를 전달하여 줄 수 있다.
제어부(150)는 연산부(140)에서 출력된 결과 값에 상응하여 적어도 하나의 표시부(120)의 구동을 제어하는 것일 수 있다.
제어부(150)는 표시부(120)에 포함된 발광 모듈의 구동부와 연결될 수 있다.
또한, 제어부(150)는 연산부(140)의 분석 결과 값에 따라 표시부(120)에 포함되는 복수의 발광 모듈 중 적어도 하나를 동작시킬 수 있다. 또한, 홍채 인식 카메라 시스템(200)이 복수의 표시부(120)를 포함하는 경우 적어도 하나의 표시부(120)에 포함된 발광 모듈을 동작시킬 수 있다.
촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에서 벗어나서 위치한다고 분석된 경우 제어부(150)는 분석 결과 값에 상응하여 표시부(120)를 구동하는 신호를 전달하여 줄 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 촬영 홍채 이미지가 기준 영역에서 벗어난 방향을 분석하고 이동 방향을 외부로 표시하도록 표시부(120)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 생성된 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에 위치하는 것으로 분석된 경우 제어부(150)는 이에 상응하여 표시부(120)가 구동되도록 신호를 전달할 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 홍채가 기준 영역에 위치하는 것을 외부로 표시하기 위하여 표시부(120)가 점멸하여 구동되도록 제어할 수 있다.
홍채 인식 카메라 시스템(200)은 이미지 추출부(160)를 포함할 수 있다.
이미지 추출부(160)는 인증 홍채 이미지를 추출하는 것일 수 있다.
인증 홍채 이미지는 홍채 인식에 사용되는 최종 홍채 이미지로 촬영 홍채 이미지 중 기준 영역에 위치하는 것일 수 있다.
즉, 생성된 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에 위치하는 것으로 분석된 경우 연산부(140)는 이미지 추출부(160)에 신호를 전달하여 줄 수 있다.
이미지 추출부(160)에서는 기준 영역에 위치하는 촬영 홍채 이미지를 캡쳐(capture)하고 이를 확대하여 홍채 인식을 위한 인증 홍채 이미지로 사용하게 할 수 있다. 이미지 추출부(160)에서는 캡쳐한 인증 홍채 이미지를 저장할 수 있다.
실시예의 홍채 인식 카메라 시스템(200)은 기준 홍채 이미지를 저장한 메모리부(170)를 포함할 수 있다.
기준 홍채 이미지는 홍채 인식 카메라 시스템을 이용하여 인증하는 사용자의 홍채 이미지를 저장한 것일 수 있으며, 또한 기준 홍채 이미지는 저장한 홍채 이미지에서 홍채의 특정 패턴을 데이터화한 것일 수 있다.
예를 들어, 기준 홍채 이미지는 사용자의 홍채의 특정 패턴을 분석하여 수치화한 데이터일 수 있다.
촬상부(110)는 이미지 센서를 포함할 수 있다.
도 2는 실시예의 홍채 인식 카메라를 도시한 것이고, 도 3은 일 실시예의 홍채 인식 카메라의 촬상부를 도시한 것이며, 도 4는 다른 실시예의 홍채 인식 카메라의 촬상부를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 촬상부(110)는 촬영한 홍채의 광학정보를 출력하는 광학부(10), 출력된 광학정보를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(14) 및 광학부(10) 및 이미지 센서(14)를 수용하는 공간을 제공하는 촬상부바디(12)를 포함할 수 있다.
광학부(10)는 복수의 렌즈(10a-10f, 도 3)를 포함할 수 있으며, 피사체에 대한 영상을 획득하기 위하여 외부로부터 입사되는 빛을 흡수하여 이미지 센서(14)로 출력하도록 할 수 있다.
즉, 촬상부(110)는 렌즈를 포함하는 광학부(10)로부터 획득된 홍채의 광학정보를 출력하고 이를 이미지 센서(14)로 전달하여 전기적 신호로 변환함으로써 촬영 홍채 이미지를 생성할 수 있다.
광학부(10)로부터 출력된 광학 정보는 이미지 센서(14)로 전달될 수 있다.
이미지 센서(14)는 광학부(10)의 렌즈를 통하여 입사된 피사체의 광학 정보를 수신하여 전기 신호로 광전 변환할 수 있으며, 이미지 센서(14)는 CCD(Charge-Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 센서일 수 있다.
실시예의 촬상부(110)는 고정 초점 거리를 갖는 렌즈를 포함할 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 자동 초점 조절(Auto Focusing) 기능을 갖는 것일 수 있다.
실시예의 홍채 인식 카메라 시스템(200)은 표시부(120)를 포함할 수 있으며, 촬상부(110)를 둘러싸고 촬상부의 외곽에 적어도 하나의 표시부(120)가 배치될 수 있다.
광학부(10)를 구성하는 렌즈의 개수는 이에 한정하지 않으며, 광학부(10)에는 단수 또는 복수의 렌즈가 배치될 수 있다.
복수의 렌즈(10a 내지 10f)는 순차적으로 적층되어 배치될 수 있으며, 복수의 렌즈들(10a 내지 10f) 사이에는 스페이서(미도시)가 배치될 수 있다. 스페이서는 복수의 렌즈들(10a 내지 10f) 사이를 이격시켜, 렌즈들(10a 내지 10f) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다.
촬상부바디(12)는 원통형 또는 사각형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
또한, 광학부(10)에 포함되는 복수의 렌즈(10a 내지 10f) 중 적어도 하나는 이미지 센서(14)로 광을 집광시키는 것일 수 있다.
이때 렌즈(10a 내지 10f)는 피사체의 한 지점에서부터 많은 양의 빛을 끌어들이고, 끌어드린 빛을 한 지점으로 모을 수 있도록 입사된 빛을 굴절시키는 것일 수 있다.
이렇게 한 지점으로 모아진 빛은 하나의 상을 맺히게 할 수 있으며, 이미지 센서(14)에서 한 점으로 모아져서 하나의 이미지가 형성될 경우 피사체는 렌즈의 초점거리에 위치하는 것이라고 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 홍채 인식 카메라 시스템에서 소정의 물체의 해상력을 유지시킨다는 가정 하에, 홍채 인식 카메라의 인식 거리는 센서의 단위 픽셀(Pixel) 크기와 렌즈의 초점거리(Focal length)에 의해 결정될 수 있다.
예컨대, 단위 픽셀의 크기가 1.12um이고, 렌즈의 초점거리가 4.0mm인 경우, 전술한 소정의 물체의 해상력인 15.7pixels/mm를 만족하는 물체거리는 230mm일 수 있다.
따라서, 홍채 인식 카메라 시스템에서 물체를 인식할 수 있는 거리를 증가시키기 위한 물리적인 방법들 중 하나는 초점거리를 증가시키는 것이다.
하지만, 물체의 인식거리를 증가시키기 위하여 초점거리를 증가시키게 되면 홍채 인식 카메라 시스템 자체의 부피가 커지는 문제가 있었다.
예컨대, 일반적으로 홍채 인식 카메라 시스템에 사용되는 카메라 모듈은 렌즈 경통 및 렌즈 경통 내부에 복수 개의 렌즈로 이루어지는 광학부를 포함할 수 있는데, 초점거리를 증가시키기 위해서 광학부의 크기를 증가시키게 되면 광학부를 수용하는 렌즈 경통의 부피가 커지게 된다.
이하, 광학부(10)의 크기를 증가시키지 않으면서 초점거리를 증가시키는 실시예의 광학부(10)를 도 3 및 도 4을 참조하여 제시하도록 한다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 이미지센서(14)의 일면에서부터 초점(P)까지의 거리를 초점거리(fl)이라 정의할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 광학부(10)는 동일한 초점거리(fl)를 포함하는 광학부(10)일 수 있다.
도 3에 도시된 실시예의 광학부(10)는 상기 초점거리(fl)를 구현하기 위하여 두 개의 렌즈를 포함하는 제1 그룹(Group I) 및 제1 그룹의 후면부에 배치되는 네 개의 렌즈를 포함하는 제2 그룹(Group II)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 그룹(Group II)과 이미지센서(14)의 사이에는 광학 블록(11)이 배치될 수 있으며, 상기 광학 블록(11)은 저역 통과 필터(LPF; low pass filter)나 적외선 차단 필터(IR-cut filter) 등의 광학 필터 또는 촬상 소자의 촬상면을 보호하기 위한 커버 유리(CG; cover glass)일 수 있다.
예컨대, 제1 그룹(Group I)은 물체측으로부터 순서대로 양의 굴절력을 갖는 제6 렌즈(10f) 및 부의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(10e)를 포함할 수 있다. 하지만 이에 국한되지 않고 제 1그룹(Group I)의 굴절력이 음인 경우를 구성하는 조합이면 포함 가능하다.
제6 렌즈(10f)는 볼록면이 물체측을 향하는 메니스커스(meniscus) 양의 렌즈 일 수 있으며, 제5 렌즈(10e)는 양면에 오목면을 포함하는 부렌즈일 수 있다.
또한, 제2 그룹(Group II)은 물체측에서부터 순서대로 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(10a), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(10b), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(10c) 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(10d)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈(10a), 제3 렌즈(10c) 및 제4 렌즈(10d)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다.
제1 렌즈(10a), 제3 렌즈(10c) 및 제4 렌즈(10d)가 적어도 한 면을 비구면으로 구성함으로써, 비축 상에서 발생하는 수차인 비점 수차 및 상면 만곡 등을 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
이와 같이 도 3에 도시된 실시예의 광학부(10)가 물체의 인식거리를 증가시키기 위하여, 제1 거리(d1)의 두께를 갖는 제1 그룹(Group I)을 제2 그룹(Group II)의 전면부에 배치할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예의 광학부(10)는 상기 초점거리(fl)를 구현하기 위하여 광학소자(13)를 포함하는 제1 그룹(Group I) 및 제1 그룹의 후면부에 배치되는 네 개의 렌즈를 포함하는 제2 그룹(Group II)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 그룹(Group II)과 이미지센서(14)의 사이에는 광학 블록(11)이 배치될 수 있으며, 상기 광학 블록(11)은 저역 통과 필터(LPF; low pass filter)나 적외선 차단 필터(IR-cut filter) 등의 광학 필터 또는 촬상 소자의 촬상면을 보호하기 위한 커버 유리(CG; cover glass)일 수 있다.
예컨대, 제1 그룹(Group I)은 렌즈를 포함하지 않는 광학소자(13)로 이루어질 수 있고, 상기 광학소자(13)는 홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)를 포함할 수 있다.
홀로그래픽 광학소자는 홀로그래피 기술을 이용하여 제작된 일종의 회절 광학소자(DOE; Diffractive optical elements)를 의미하며, 홀로그램에 기록된 파형을 재생시키거나 변형시켜서 투과되거나 반사된 빛의 형태를 원하는 형태로 만들고자 제작된 광학소자이다.
홀로그래픽 광학소자는 반사법칙이나 굴절법칙이 아닌 회절법칙에 따라 동작하는 광학소자이다.
또한, 제2 그룹(Group II)은 물체측에서부터 순서대로 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(10a), 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(10b), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(10c) 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(10d)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈(10a), 제3 렌즈(10c) 및 제4 렌즈(10d)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다.
제1 렌즈(10a), 제3 렌즈(10c) 및 제4 렌즈(10d)가 적어도 한 면을 비구면으로 구성함으로써, 비축 상에서 발생하는 수차인 비점 수차 및 상면 만곡 등을 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
하지만, 제1 그룹(Group I)을 제2 그룹(Group II)의 전면부에 배치함으로 인하여 초점거리(fl)을 구현할 수 있는 효과는 존재 하지만, 이로 인하여 실시예의 광학부(10)의 전체 두께는 제1 거리(d1)만큼 증가되어 광학부(10) 전체의 두께를 증가시키는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 도 4와 같이 제1 그룹(Group I)을 제1 거리(d1)보다 작은 제2 거리(d2)를 갖는 광학소자(13)로 대체 하여 도 2에 도시된 광학부(10)와 동일한 초점거리(fl)를 구현함과 동시에 광학부(10) 전체의 두께를 크게 증가시키지 않는 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 포함하는 포함하는 단말기를 제공할 수 있다.
예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 초점거리(fl)를 구현하는 실시예의 광학부(10)의 두께를 결정하는 도 3에 도시된 제1 거리(d1)는 복수의 렌즈로 구성되어 수mm 에 이르게 된다. 반면에 도 4에 도시된 제2 거리(d2)는 복수개의 렌즈구성을 하나의 HOE로 변경한 구성으로써 1mm 미만으로 설계할 수 있다. 상기 제2 거리(d2)는 보다 바람직 하게 0.3mm이하일 수 있다.
다만, 이는 일 실시예를 보다 용이하게 설명하기 위하여 예를 든 것이지 제1 거리(d1) 및 제2 거리(d2)는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경 가능하며, 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
도 5는 발광 모듈(20)의 일 실시예를 나타낸 도면으로, 실시예에서 발광 모듈(20)은 몸체부(23), 몸체부 상에 형성된 캐비티(27) 및 캐비티 내에 배치되는 발광 소자(21)를 포함할 수 있으며, 몸체부에는 발광 소자(21)와의 전기적 연결을 위한 리드 프레임(25)을 포함할 수 있다.
몸체부(23)는 실리콘 재질, 합성수지 재질 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 몸체는 상부가 개방되고 측면과 바닥면으로 이루어진 캐비티(27)를 가질 수 있다.
몸체부(23)에는 적어도 하나의 리드 프레임(25)을 포함하여 발광 소자(21)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 발광 소자(21)는 한 쌍의 리드 프레임(25) 중 하나와 직접 접촉하여 전기적으로 연결되고, 다른 하나와는 와이어(29)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
캐비티(27)의 바닥면에는 적어도 하나의 발광 소자(21)가 배치될 수 있다.
발광 모듈의 캐비티(27) 내에는 발광 소자(21)를 감싸고 몰딩부가 배치될 수 있다. 몰딩부는 수지층 및 형광체(28)를 포함할 수 있다.
발광 소자(21)는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있으며, 반도체층의 구성에 따라 발광 파장을 달리할 수 있다.
예를 들어, 발광 소자(21)는 청색광을 방출할 수 있으며, 캐비티(27)에 몰딩부가 배치되고 몰딩부에 형광체(28)를 포함하는 경우에는 포함된 형광체의 종류에 따라 발광 모듈(20)에서 방출된 광의 발광 파장을 달리할 수 있다.
예를 들어, 발광 모듈(20)은 발광 소자 및 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기 되어 파장 변환되는 형광체에 따라 적색, 황색, 백색 등의 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.
도 6은 홍채 인식 카메라 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면으로, 홍채 인식 카메라 시스템(200c)의 측면도를 간략히 나타낸 것이다.
도 9의 도시를 참조하면, 촬상부(110)는 홍채 인식 카메라 시스템(200c)의 중앙에 배치될 수 있으며, 표시부(120a, 120b, 120c, 120d)는 촬상부(110)를 둘러싸고 촬상부(110)의 외곽에 복수로 배치될 수 있다.
복수의 표시부(120a 내지 120d)는 서로 이격되어 배치될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며 서로 이웃하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 홍채 인식 카메라 시스템(200c) 실시예에서는 4 개의 표시부(120a 내지 120d)가 촬상부(110)의 주위에 배치될 수 있으며, 촬상부(110)를 중심으로 표시부(120a 내지 120d)가 상하 및 좌우에 각각 배치될 수 있다.
표시부가 촬상부(110)를 기준으로 상항 및 좌우에 배치될 때, 상하에 배치된 표시부(120a, 120c)는 촬상부(110)를 기준으로 서로 대향하여 배치될 수 있다.
또한, 좌우에 배치되는 표시부(120b, 120d)도 촬상부(110)를 기준으로 서로 대향하여 배치될 수 있다.
도 9의 실시예에서 복수의 표시부(120a 내지 120d)가 촬상부(110)의 상하 및 좌우에 배치되는 것을 도시하였으나 실시예는 이에 한정하지 않으며, 복수의 표시부는 촬상부(110)를 둘러싸도록 대각선 방향으로 배치될 수 있다.
복수의 표시부가 대각선 방향으로 배치될 경우에도 마주보는 두 개의 표시부는 촬상부(110)를 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.
또한, 도 9에서 4개의 표시부(120a 내지 120d)가 배치된 것을 도시하였으나, 표시부의 개수는 이에 한정하지 않으며 예를 들어 5개 이상의 복수의 표시부가 촬상부(110)를 둘러싸고 배치될 수 있다.
복수의 표시부(120a 내지 120d) 각각은 적어도 하나의 발광 모듈(20)을 포함할 수 있다.
즉, 복수의 표시부(120a 내지 120d)에서 각각의 표시부는 하나 또는 복수의 발광 모듈(20)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 발광 모듈(20)은 촬상부(110)를 둘러싸고 촬상부(110)의 상하 및 좌우에 배치될 수 있다.
각 표시부에는 동일한 파장의 광을 방출하는 복수의 발광 모듈(20)을 포함할 수 있으며, 또는 각 표시부에는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수의 발광 모듈을 포함할 수도 있다.
복수의 표시부(120a 내지 120d)는 각각 별개의 구동부를 가질 수 있으며, 각 표시부는 서로 다른 파장영역의 광을 방출할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 촬상부(110)를 둘러싼 표시부(120a, 120c)는 발광 모듈(20)과 발광 모듈을 지지하는 기판(11), 발광 모듈을 보호하는 프론트 커버(Front Cover)(23)를 포함할 수 있다.
기판(11)은 발광 모듈을 구동 하기 위한 PCB 기판일 수 있다. 기판(11)은 발광 모듈(20)과 전기적으로 연결되며 외부 전극과 연결될 수 있다.
예를 들어, PCB 기판은 발광 모듈(20)을 지지하기 위한 하드 타입(Hard type)일 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 플렉서블 타입(Flexible type)일 수도 있다.
프론트 커버(23)는 투명한 재질의 플라스틱 또는 유리 재질일 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 발광 모듈(20)에서 방출되는 광이 균일하게 발광될 수 있도록 하는 확산판을 더 포함할 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 9에서 표시부의 배치에 대하여 도면을 통하여 설명하였으나, 홍채 인식 카메라 시스템에서 표시부의 배치나 개수는 이에 한정하지 않으며, 다양한 형상을 갖는 표시부의 배치가 가능하다.
또한 표시부의 개수는 도면의 실시예와 비교하여 작거나 더 많아질 수 있고 각 표시부의 면적은 같거나 또는 서로 다를 수 있다.
이하 상술한 홍채 인식 카메라 시스템(200)을 이용한 홍채 인식 방법과 이를 포함한 휴대용 단말기에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명하지만, 실시예는 이에 국한되지 않으며 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템은 홍채를 촬영하는 다양한 용도로 사용될 수 있다.
도 7은 홍채 인식 방법의 일 실시예를 나타낸 플로우 차트이다.
상술한 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템을 이용한 홍채 인식 방법은 촬영 홍채 이미지를 생성하는 단계(S1100), 촬영 홍채 이미지에 대하여 이미지 센서에서의 위치를 분석하는 단계(S1200) 및 분석한 위치 결과값에 상응하여 표시부를 구동하는 단계(S1430, S1450)를 포함할 수 있다.
실시예의 홍채 인식 방법에서 촬영 홍채 이미지를 생성하는 단계(S1100)는 홍채를 촬영하여 광학정보를 획득하는 단계와 획득한 광학정보를 전기적 신호로 변환하는 영상정보 처리 단계를 포함하는 것일 수 있다.
홍채를 촬영하여 광학정보를 획득하는 단계는 홍채 인식 카메라 시스템의 촬상부에서 홍채 이미지에 대한 광 신호를 생성하는 것일 수 있다.
또한, 영상정보를 처리하는 단계는 홍채를 촬영하여 생성된 광 신호를 이미지 센서에서 전달받아 전기적 신호로 광전 변환하는 것일 수 있다. 이미지 센서에서는 광 신호를 전기적신호로 처리하여 촬영 홍채 이미지를 획득할 수 있다.
홍채 인식 방법의 실시예에서, 생성된 촬영 홍채 이미지에 대하여 이미지 센서에서의 위치를 분석하는 단계(S1200)는 이미지센서에서의 위치를 연산하는 것일 수 있다.
또한, 이미지 센서에서의 위치를 분석하는 단계(S1200)는 이미지 센서의 기준영역에 촬영 홍채 이미지가 위치하는지를 판단하는 단계(S1300)를 포함할 수 있다.
이미지센서에서의 위치를 분석하는 단계(S1200)는 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역을 기준으로 어느 영역에 위치하는지를 판단하는 단계일 수 있으며, 이미지 센서의 기준 영역 내에 촬영 홍채 이미지가 형성되는지 여부를 판단하는 단계(S1300)를 포함하는 것일 수 있다.
실시예의 홍채 인식 방법에서 이미지 센서에서의 촬영 홍채 이미지의 위치를 판단하는 단계(S1200)는 홍채 인식 카메라 시스템의 연산부에서 이루어질 수 있다.
연산부에서는 촬영 홍채 이미지의 위치를 분석하고 판단하여 그 결과 값에 따라 홍채의 이동 방향을 결정할 수 있다. 또한, 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에 위치하는지를 판단한 결과 값에 대한 신호를 표시부에 전달하여 표시부가 구동될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 획득한 홍채 이미지가 이미지 센서 상의 기준 영역에 해당되는지는 이미지 센서를 가상의 영역으로 구분하여 판단할 수 있다.
기준 영역은 이미지 센서의 중심을 포함하는 가상의 광학 필드일 수 있다.
예를 들어, 홍채 이미지의 상대적 위치를 파악하는 이미지 센서 상의 기준 영역은 이미지 센서의 중심을 기준으로 한 동심원 형태를 갖는 광학 필드일 수 있다.
도 8은 촬영 홍채 이미지가 결상된 이미지 센서의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 실시예의 이미지 센서(14)는 n개의 광학 필드(f1, f2,…fn)로 구분될 수 있다. n개의 광학 필드를 구분하는 가상의 원은 이미지 센서의 중심점(O)을 기준으로 하는 동심원일 수 있다.
이미지 센서(14)에서의 가상의 영역인 광학 필드는 이미지 센서의 대각선(D1)을 일정한 간격으로 구분할 때, 이미지 센서의 중심점(O)을 기준으로 대칭되는 대각선 상의 두 점 사이의 간격을 지름으로 하는 가상의 동심원으로 구분되는 영역일 수 있다.
예를 들어, 제1 광학필드(f1)는 이미지 센서의 중심(O)으로부터 r1만큼 이격된 점까지의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원의 내부일 수 있다.
또한, 제2 광학필드(f2)는 이미지 센서의 중심(O)으로부터 r2만큼 이격된 점까지의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원의 내부 영역에서 제1 광학필드(f1)에 해당하는 원의 내부 영역을 제외한 부분일 수 있다.
구분된 광학 필드의 개수는 이미지 센서의 크기 및 이미지 센서를 통하여 획득한 이미지를 사용하는 용도에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서를 10개의 광학 필드로 나누는 경우에는 제1 광학필드(f1) 안에 홍채 이미지가 결상될 때 이미지 센서의 기준 영역에 홍채 이미지가 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
이와 반대로, 기준 영역인 제1 광학필드(f1)의 영역을 벗어난 경우 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에 결상되지 않은 것으로 판단할 수 있으며, 또한 이미지 센서의 중심을 기준으로 제1 광학필드(f1)에서 어느 방향으로 벗어나 있는지를 판단할 수 있다.
또한, 촬영 홍채 이미지가 기준 영역에 위치하는 경우는 촬영 홍채 이미지(I)에서의 홍채 중심과 이미지 센서의 중심(O)이 일치하는 것일 수 있다.
도 8에서는 결상된 홍채 이미지(I)가 제1 광학 필드(f1)를 벗어나 이미지 센서의 중심(O)에서 우측 상단에 형성되었으므로, 정확한 홍채 이미지를 얻기 위해서는 눈 위치가 홍채 이미지를 획득한 현재의 위치보다 오른쪽 아래로 이동되어야 한다.
예를 들어, 홍채 이미지(I)의 중심과 이미지 센서의 중심(O)이 일치되는 방향으로 홍채의 이동이 필요할 수 있다.
실시예의 홍채 인식 방법은 상술한 바와 같이 획득한 홍채 이미지의 위치를 분석한 후, 이에 상응하여 표시부를 구동하는 단계(S1430, S1450)를 포함할 수 있다.
촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역에서 벗어나 위치하는 것으로 분석된 경우, 표시부를 구동하는 단계는 이동 방향을 표시부로 구동하는 단계(S1430)로 진행될 수 있다.
이동 방향을 표시부로 구동하는 단계(S1430)는 홍채 인식 카메라 시스템에서 표시부를 구동하여 사용자에게 이동 방향을 인지하게 하는 것일 수 있다.
예를 들어, 도 9는 4개의 표시부(120a, 120b, 120c. 120d)를 갖는 홍채 인식 카메라 시스템을 이용한 홍채 인식 방법에 있어서 홍채의 이동 방향을 제시하여 주는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9의 (a)는 촬상부(110)의 상부에 배치된 표시부(120a)가 구동되는 경우를 도시한 것이다. (a)는 생성된 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역의 하단에 있는 경우로서 이동 방향을 표시부로 구동하는 단계(S1430)에서 촬상부(110)의 상부에 배치된 표시부(120a)를 구동시켜 홍채를 상부로 이동하도록 지시하는 것일 수 있다.
이와 동일한 방법으로, 도 9의 (b), (c), (d)는 각각 홍채를 아래쪽(하), 왼쪽(좌), 오른쪽(우)으로 이동하도록 표시부를 구동하는 단계를 나타내는 것일 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 획득한 홍채 이미지의 위치 분석 결과에 따라 복수의 표시부가 동시에 구동될 수 있다.
예를 들어, 획득한 홍채 이미지가 앞서 설명한 도 8의 도시와 같이 이미지 센서의 기준 영역을 벗어나 이미지 센서의 중심으로부터 우측 상부에 결상된 경우, 사용자에게 홍채를 좌측 아래 방향으로 이동하도록 인지시키기 위하여 촬상부(110)의 좌측과 하부의 표시부(120b, 120c)가 동시에 구동되도록 할 수 있다.
하지만, 도 9의 도시를 참조하여 설명한 표시부의 구동 방법은 이에 한정하지 않으며, 촬상부(110) 외곽에 배치되는 표시부의 개수, 배치된 표시부의 형상 등에 따라 구동 방법을 달리 할 수 있다.
또한, 표시부의 구동 방법은 실시예의 홍채 인식 방법에서 사용하는 알고리즘에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 표시부의 구동은 홍채의 이동 방향이 아닌 기준 영역에 대한 촬영 홍채 이미지의 상대적 위치를 표시하는 것일 수 있다.
표시부에서 홍채의 이동 방향을 표시하면 사용자는 홍채를 지시된 방향으로 이동하며 이후 다시 촬상부에서 홍채 이미지를 생성하는 단계(S1100)를 시행할 수 있다.
이와 달리, 생성된 촬영 홍채 이미지가 이미지 센서의 기준 영역 내에 위치하는 것으로 판단된 경우에는 결상된 홍채 이미지를 인증 홍채 이미지로 추출하는 단계(S1500)를 포함할 수 있다.
또한, 인증 홍채 이미지와 홍채 인식 카메라 시스템의 메모리부에 저장된 기준 홍채 이미지를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
인증 홍채 이미지를 추출하는 단계는 획득한 홍채 이미지에서 홍채의 특징적인 패턴을 이미지 처리 기술을 이용하여 데이터화하는 단계일 수 있다. 그리고, 기준 홍채 이미지와 비교하는 단계는 추출한 인증 홍채 이미지 데이터를 사전에 등록되어 있는 기준 홍채의 패턴 데이터와 대조하여 사용자를 인증하는 것일 수 있다.
한편, 촬영 홍채 이미지가 기준 영역 내에 위치하는 것으로 판단된 경우에 있어서 표시부를 구동하는 단계(S1450)는 적어도 하나의 표시부가 점멸하도록 구동하는 것일 수 있다.
예를 들어, 표시부를 구동하는 단계(1450)는 촬상부 외곽에 배치된 표시부 전체를 점멸하거나 또는 일정 시간 표시부를 구동 시킴으로써 사용자에게 눈동자가 기준 영역에 위치하여 인증을 위한 최종 홍채 이미지를 획득할 것임을 알려주는 것일 수 있다.
또한 표시부를 점멸하도록 구동하는 것은 인증 홍채 이미지 추출 전에 홍채에 빛을 공급하여 주어 홍채 촬영시의 적목현상(red eye effect)을 방지하게 하는 것일 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 최종 홍채 이미지 획득을 알리기 위하여 표시부 전체를 점멸하거나 일정 시간 표시부를 구동시킬 수 있으며, 또한 이에 한정되지 않고 기저장된 촬영 알림음으로 최종 홍채 이미지를 획득할 것임을 알릴 수도 있다.
상술한 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템 및 이를 이용한 홍채 인식 방법의 경우 촬영한 홍채 이미지를 별도의 디스플레이를 통하여 확인하지 않고 표시부의 동작으로부터 홍채이미지의 상대적 위치를 파악할 수 있으므로, 사용자에게 홍채의 이동방향을 용이하게 제시해줄 수 있어 쉽고 정확하게 홍채 이미지를 획득하여 홍채 인식을 할 수 있는 효과가 있다.
도 10은 휴대용 단말기의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 일 실시예의 단말기는 상술한 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템을 포함할 수 있다.
단말기는 홍채 인식 카메라 시스템을 정면에 배치하거나 또는 후면에 배치할 수 있다.
예를 들어, 홍채 인식 카메라 시스템을 포함하는 단말기는 휴대용 단말기일 수 있으나, 실시예는 이에 한정하지 않으며, 상술한 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템은 고정형 단말기에도 제공될 수 있다.
도 10은 일 실시예의 휴대용 단말기의 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
휴대용 단말기(300)는 상술한 실시예의 홍채 인식 카메라 시스템(200) 이외에 일반 이미지 촬영을 위한 카메라 시스템(220)을 더 포함할 수 있다.
또한 홍채 촬영을 위한 조명 모듈로서 적외선 발광 모듈(250)을 더 포함할 수 있다.
적외선 발광 모듈(250)은 적외선 파장 영역을 방출하는 발광 소자(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
홍채 인식 카메라 시스템(200)으로 획득한 홍채 이미지는 휴대용 단말기의 디스플레이부(270)에 표시될 수 있다.
또한, 홍채 인식 카메라 시스템(200)을 이용하여 획득한 홍채 이미지는 휴대용 단말기의 다른 기능에 이용되도록 제공될 수 있으며, 예를 들어, 휴대용 단말기 보안 시스템에 이용될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
휴대용 단말기를 이용한 홍채 인식의 경우 기준 홍채 이미지에 대한 데이터 정보는 휴대용 단말기의 메모리에 저장될 수 있다.
실시예의 휴대용 단말기의 경우 홍채 인식 카메라 시스템을 포함하여 휴대용 기기에 있어서도 홍채 인식을 이용한 보안 시스템을 이용할 수 있고, 표시부 구동을 통하여 홍채의 위치를 용이하게 파악할 수 있으므로, 홍채 인증을 정확하고 빠르게 실행하는 효과를 가질 수 있다.
도 11은 실시예의 렌즈모듈을 나타낸 개략도이다. 실시예의 렌즈모듈은 제1렌즈부(1100), 제2렌즈부(1200), 가변렌즈부(1300), 제1투광판(1500), 제2투광판(1600) 및 제어부(1700)를 포함할 수 있다.
제1렌즈부(1100)는 입사광의 전방부에 구비되고, 제2렌즈부(1200)는 입사광의 후방부에 구비될 수 있다. 제1렌즈부(1100)는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1렌즈부(1100)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 광축방향인 제1방향으로 복수의 렌즈가 정렬된 광학계를 형성할 수 있다.
제2렌즈부(1200)는 광축방향인 제1방향으로 상기 제1렌즈부(1100)와 대향되고 이격되어 구비되고, 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2렌즈부(1200)는, 상기 제1렌즈부(1100)와 마찬가지로, 제1방향으로 복수의 렌즈가 정렬된 광학계를 형성할 수 있다.
가변렌즈부(1300)는 상기 제1렌즈부(1100)와 상기 제2렌즈부(1200) 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 가변렌즈부(1300)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하여 구비될 수 있고, 제1렌즈부(1100)와 마찬가지로, 제1방향으로 복수의 렌즈가 정렬된 광학계를 형성할 수 있다.
상기 가변렌즈부(1300)는 상기 렌즈모듈의 온도변화에 따른 초점거리의 변화를 억제하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 가변렌즈부(1300)는 상기 렌즈모듈의 초점거리의 변화에 따른 배율의 변화를 억제하는 역할을 할 수 있다.
실시예의 렌즈모듈은 예를 들어, 홍채 인식용 카메라모듈에 사용될 수 있다. 홍채 인식용 카메라모듈의 경우, 피사체의 배율변화가 없거나 작도록 구비되는 것이 적절하다.
홍채 인식용 카메라모듈에서 피사체의 배율변화가 과도하게 발생하는 경우, 인간의 홍채를 정확하고 정밀하게 인식하기 어렵기 때문이다. 따라서, 설정값을 벗어나는 배율변화가 발생하면 홍채 인식용 카메라모듈로서 인증을 받을 수 없어 판매가 불가능하다.
따라서, 홍채 인식용 카메라모듈에 사용되는 렌즈모듈은 외부환경이 변하더라도 배율변화가 설정값을 벗어나지 않도록 제어될 필요가 있다.
렌즈모듈의 배율변화는 초점거리의 변화와 직접적으로 관련된다. 즉, 렌즈모듈의 초점거리가 변화하면 피사체의 배율이 변화할 수 있다. 한편, 초점거리가 설정값을 벗어나는 경우, 촬영되는 피사체의 선명도를 포함한 화질이 저하될 수 있다.
초점거리가 설정값을 벗어나면 피사체의 배율이 변화함과 동시에 촬영되는 피사체의 화질도 저하될 수 있다. 따라서, 홍채 인식용 카메라모듈에서 초점거리 변화로 인해 피사체의 배율이 변화하면 촬영되는 홍채의 화질도 저하되고, 이에 따라 홍채 인식용 카메라모듈은 홍채 인식성능이 저하되어 제 기능을 할 수 없다.
실시예에서는 특히, 렌즈모듈과 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈의 주위온도가 변화함에 따라 렌즈모듈의 초점거리가 변화하고, 이에 따라 피사체의 배율이 변화하는 것을 효과적으로 억제하여, 상기 렌즈모듈 및 카메라 모듈의 성능 저하를 방지할 수 있다.
실시예의 가변렌즈부(1300)는 상기 렌즈모듈의 초점거리의 역수인 디옵터(diopter)를 제어함으로써 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하도록 구비될 수 있다.
상기 가변렌즈부(1300)가 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 방식으로, 예를 들어, 상기 가변렌즈부(1300)가 이동하여 디옵터를 제어할 수 있다. 즉, 상기 가변렌즈부(1300)는 제1방향으로 이동하여, 온도변화에 따른 상기 렌즈모듈의 디옵터 변화를 보상하는 방식으로 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어할 수 있다.
예를 들어, 온도변화에 따라 상기 렌즈모듈의 디옵터가 양의 값으로 변화하는 경우, 상기 가변렌즈부(1300)는 제1방향으로 이동하여 변화된 디옵터 수치와 절대값이 동일한 음의 값으로 렌즈모듈의 디옵터를 변화시켜 렌즈모듈의 디옵터 변화를 상쇄하여 원래의 디옵터를 유지할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나. 상기 가변렌즈부(1300)을 제1방향으로 이동시키기 위한 구동장치가 렌즈모듈 또는 카메라모듈에 구비될 수 있고, 상기 구동장치는 후술하는 제어부(1700)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
상기 가변렌즈부(1300)가 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 방식은, 다른 실시예로, 가변렌즈부(1300)의 굴절율을 제어함으로써 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어할 수 있다.
즉, 상기 가변렌즈부(1300)는, 굴절율 변화렌즈를 적어도 하나 구비하고, 상기 굴절율 변화렌즈의 굴절율을 제어하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 방식으로 구비될 수도 있다.
상기 굴절율 변화렌즈는 전기신호를 인가받음에 따라 귤절율이 변화하는 것으로 구비될 수 있다. 굴절율 변화렌즈는 예를 들어, 변형이 가능한 얇은 막에 광투과성 액체가 충진된 액체렌즈로 구비될 수 있다.
상기 액체렌즈는 전기신호가 인가되면 표면의 곡률이 변화하고, 표면의 곡률이 변화함에 따라 액체렌즈의 굴절율이 변화하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 방식으로 구비될 수 있다.
이때, 전기신호를 인가받아 상기 액체렌즈의 표면의 곡률을 변화시키는 구동장치가 상기 가변렌즈부(1300)에 구비될 수 있고, 상기 구동장치는 후술하는 제어부(1700)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
이때, 상기 구동장치는 압전소자로 구비될 수 있다. 즉, 상기 굴절율 변화렌즈는 압전소자에 의해 굴절율이 제어되는 것으로 구비될 수도 있다.
예를 들어, 상기 굴절율 변화렌즈가 액체렌즈로 구비되는 경우, 상기 액체렌즈의 표면의 일부부위에 압전소자가 배치될 수 있다. 압전소자에 전기신호가 인가되면 상기 압전소자는 변형을 일으키고, 이에 따라 상기 액체렌즈는 곡률이 변화할 수 있다.
상기 압전소자의 작동에 의해 상기 액체렌즈의 곡률이 변화함에 따라 상기 액체렌즈의 굴절율이 변화하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 방식으로 상기 굴절율 변화렌즈는 작동할 수 있다. 마찬가지로, 상기 압전소자는 후술하는 제어부(1700)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
한편, 실시예의 렌즈모듈을 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈은 이미지센서(1400)를 포함할 수 있다. 상기 이미지센서(1400)는 렌즈모듈을 통해 상기 카메라모듈에 입사하는 광이 도달하여 피사체의 이미지가 결상되는 부위이다.
이미지센서(1400)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 입사광의 진행방향을 기준으로 상기 제2렌즈부(1200)의 후방에 상기 제2렌즈부(1200)와 제1방향과 대향되고 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 이미지센서(1400)는 입사광이 제1렌즈부(1100), 가변렌즈부(1300) 및 제2렌즈부(1200)를 통과하여 도달하는 부위이고, 피사체인 홍채의 이미지가 결상될 수 있다. 홍채 인식용 카메라모듈로부터 촬영되는 홍채의 이미지는 사용자의 신분을 식별하는데 사용될 수 있다.
제1투광판(1500)은 제1방향으로 보아 상기 제1렌즈부(1100)의 전방에 배치되고, 광이 입사하는 부위이다. 따라서, 입사광은 상기 제1투광판(1500)을 통해 상기 렌즈모듈의 제1렌즈부(1100)로 입사할 수 있다.
제2투광판(1600)은 제1방향으로 보아 상기 제2렌즈부(1200)의 후방에 또한 상기 이미지센서(1400)의 전방에 배치될 수 있다. 따라서, 렌즈모듈에 입사한 광은 상기 제2투광판(1600)을 통해 상기 렌즈모듈을 나와서 상기 이미지센서(1400)에 입사할 수 있다.
제어부(1700)는 상기 가변렌즈부(1300)의 디옵터를 제어하는 역할을 할 수 있다. 이하, 도 12을 참조하여 상기 제어부(1700)의 구조, 기능 및 작동에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 12는 실시예의 렌즈모듈에 구비되는 제어부(1700)를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(1700)는 온도측정모듈(1710), 디옵터제어모듈(1720) 및 메인제어모듈(1730)을 포함할 수 있다.
온도측정모듈(1710)은 상기 렌즈모듈 및/또는 상기 렌즈모듈 주위의 온도를 측정하는 역할을 할 수 있다. 상기 온도측정모듈(1710)은 상기 렌즈모듈에 근접한 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 온도측정모듈(1710)에서 측정되는 온도는 전기적 신호로 변환되어 상기 제어부(1700)로 전송하는 것이 적절하므로, 예를 들어, 열전대(thermo couple)를 사용하여 구성할 수 있다. 다만, 측정된 온도를 전기적 신호로 변환할 수 있다면 열전대 이외의 다른 온도측정수단을 사용해도 무방하다.
디옵터제어모듈(1720)은 상기 가변렌즈부(1300)와 연결되고, 상기 가변렌즈부(1300)의 작동을 제어하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 디옵터제어모듈(1720)은 메인제어모듈(1730)과 연결되어 상기 메인제어모듈(1730)로부터 제어신호를 전송받고, 전송받은 상기 제어신호에 따라 상기 가변렌즈부(1300)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 가변렌즈부(1300)는 상기 디옵터제어모듈(1720)로부터 제어신호를 전송받아 렌즈모듈의 디옵터 변화를 제어할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 가변렌즈부(1300)는 온도변화에 따른 상기 렌즈모듈의 디옵터변화를 보상하는 방식으로 상기 렌즈모듈의 디옵터변화를 억제할 수 있다.
메인제어모듈(1730)은 상기 온도측정모듈(1710) 및 상기 디옵터제어모듈(1720)과 연결되도록 구비될 수 있다. 상기 메인제어모듈(1730)은 상기 온도측정모듈(1710)로부터 온도에 관한 정보를 전송받으며, 상기 디옵터제어모듈(1720)에 제어신호를 전송할 수 있다.
상기 메인제어모듈(1730)은 상기 온도측정모듈(1710)로부터 측정된 온도정보를 전송받고, 이에 대응하는 가변렌즈부(1300)의 제어값을 선택할 수 있다. 상기 메인제어모듈(1730)은 선택된 상기 제어값에 대한 정보를 포함하는 제어신호를 상기 디옵터제어모듈(1720)로 전송할 수 있다.
상기 제어부(1700)는 피드백 제어를 통해 상기 렌즈모듈이 주위온도의 지속적인 변화에 따라 디옵터가 변화하는 경우에 대응하여, 지속적으로 상기 디옵터변화를 억제하는 제어를 수행할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 가변렌즈부(1300)가 구비되지 않은 렌즈모듈의 작동특성을 설명하기 위한 그래프이다. 그래프에 도시된 복수의 선곡들을 각각 렌즈모듈에 입사하는 파장이 서로 다른 각각의 가시광선의 특성을 나타내는 광특성 곡선이다. 이는 도 16 내지 도 18의 그래프에서도 마찬가지이다.
도 13 내지 도 15에서 그래프의 가로축은 초점거리의 변화값을 나타낸다. "0"으로 표기된 위치에서 렌즈모듈은 피사체와 초점거리에 있게 된다. 음의 값을 가지는 경우 렌즈모듈은 피사체와 초점거리보다 가까운 위치에 있게되고, 양의 값을 가지는 경우 렌즈모듈은 피사체와 초점거리보다 먼 위치에 있게된다. 이는 도 16 내지 도 18의 그래프에서도 마찬가지이다.
도 13 내지 도 15에서 그래프의 세로축은 OTF(Optical Transfer Function, 광학적 전달함수) 계수를 나타낸다. 이는 도 16 내지 도 18의 그래프에서도 마찬가지이다.
OTF는 렌즈로 구비되는 광학계의 결상 성능을 나타내는 척도이다. 예를 들어, OTF 계수가 높을수록 렌즈모듈을 통과하여 이미지센서(1400)에 결상되는 이미지의 선명도를 포함하는 화질이 높아진다.
도 13의 경우 렌즈모듈 주위의 온도가 약 25℃인 경우를 나타낸다. 도 13에 도시된 바와 같이, 25℃ 온도조건에서 피사체는 렌즈모듈의 초점거리에 있는 경우 OTF 계수가 가장 높고, 따라서 이미지의 화질이 가장 높다.
이는 렌즈모듈이 25℃ 온도조건에서 최적화된 성능을 가지도록 설계되었기 때문이다. 그러나, 렌즈모듈의 온도조건이 달라지면, 피사체가 렌즈모듈의 초점거리에 있는 경우 이미지의 화질이 저하된다. 이는 도 14와 도 15를 참조하여 설명한다.
도 14는 렌즈모듈의 주위온도가 약 5℃인 경우를 나타낸다. 5℃ 온도조건에서, 피사체가 렌즈모듈의 설계기준조건의 초점거리보다 가까운 위치에 있는 경우 이미지의 화질은 높아진다. 이는 주위온도가 낮아짐에 따라 초점거리가 짧아졌음을 의미할 수 있다.
도 15는 렌즈모듈의 주위온도가 약 45℃인 경우를 나타낸다. 45℃ 온도조건에서, 피사체가 렌즈모듈의 설계기준조건의 초점거리보다 먼 위치에 있는 경우 이미지의 화질은 높아진다. 이는 주위온도가 높아짐에 따라 초점거리가 길어졌음을 의미할 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 렌즈모듈은 설계기준인 25℃ 온도조건에서는 피사체가 렌즈모듈의 초점거리에 있는 경우에 가장 높은 화질의 이미지를 촬영할 수 있으므로, 설계된 성능을 발휘할 수 있다.
그러나, 렌즈모듈이 설계기준온도 25℃를 벗어나면 렌즈모듈이 피사체의 상기 설계기준온도의 초점거리에 있는 경우에 선명한 화질의 이미지를 촬영할 수 없다. 따라서, 상기 렌즈모듈과 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈은 설계기준온도를 벗어나는 경우 설계된 성능을 발휘할 수 없다.
따라서, 설계기준온도를 벗어나는 온도조건에서 촬영된 이미지는 화질이 낮으므로 홍채 인식용으로 사용할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
도 16 내지 도 18은 가변렌즈부(1300)가 구비되는 실시예의 렌즈모듈의 작동특성을 설명하기 위한 그래프이다. 도 16 내지 도 18에서는 가변렌즈부(1300)를 사용하여 렌즈모듈의 디옵터를 조절한 실험결과를 도시하였다.
먼저, 도 16의 광특성 곡선을 실시예의 렌즈모듈의 설계기준값으로 사용할 수 있다. 이때, 도 16에서의 렌즈모듈의 온도조건은 25℃이고, 디옵터는 0.4이다. 당연히, 실시예의 기준설계값으 온도조건과 디옵터는 달라질 수 있으나, 간명한 설명을 위해 상기의 온도조건과 디옵터를 설계기준값으로 사용하였다.
도 17에서는 렌즈모듈의 주위온도가 약 5℃로 변화하였고, 이에 따라 가변렌즈부(1300)를 사용하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 약 4로 조절하였다.
도 18에서는 렌즈모듈의 주위온도가 약 45℃로 변화하였고, 이에 따라 가변렌즈부(1300)를 사용하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 약 7.6으로 조절하였다.
도 16 내지 도 18을 서로 비교하면, 각 그래프에서 광특성 곡선은 거의 유사하다. 또한, 도 16 내지 도 18에서, 전체적으로 보아, 피사체가 렌즈모듈의 초점거리에 있는 경우 OTF 계수가 가장 높고, 이는 촬영되는 이미지의 화질이 가장 높음을 의미한다.
도 16 내지 도 18에 도시된 실험결과를 검토하면, 가변렌즈부(1300)를 사용하여 실시예의 렌즈모듈의 디옵터를 조절하면 온도변화에 따른 초점거리 변화를 억제할 수 있음을 알 수 있다.
실시예에서, 가변렌즈부(1300)의 온도변화에 따른 초점거리 변화를 억제함으로써, 주위온도의 변화에도 불구하고, 렌즈모듈과 이를 포함하는 홍채 인식용 카메라모듈을 사용하여 선명한 화질의 이미지를 촬영할 수 있는 효과가 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
실시예의 홍채 인식 카메라 시스템은 소정의 물체의 해상력을 유지시킴과 동시에 카메라 시스템 전체의 부피를 일정하게 유지하면서, 물체의 인식거리를 증가시키는 광학부를 제공할 수 있다. 따라서, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (20)

  1. 홍채의 광학정보를 수집하는 광학부; 및
    상기 광학부에서 획득된 홍채의 광학정보를 출력하는 촬상부
    를 포함하고,
    상기 광학부는,
    제1 두께로 구비되어 물체에서 입사되는 광을 굴절시키는 제1 그룹; 및
    상기 제1 그룹의 후면에 배치되며, 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제2 그룹
    을 포함하며,
    상기 제1 그룹은 홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)를 포함하는 홍채 인식 카메라 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그룹은 부의 굴절력을 갖는 홍채 인식 카메라 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부의 외곽에 배치되는 적어도 하나의 표시부를 더 포함하고
    상기 적어도 하나의 표시부는 복수의 표시부를 포함하며,
    상기 복수의 표시부는 적어도 하나의 발광 모듈을 포함하는 홍채 인식 카메라 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 표시부는 상기 촬상부를 둘러싸고 상기 촬상부의 상하 및 좌우에 배치되는 홍채 인식 카메라 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부의 외곽에 배치되는 적어도 하나의 표시부를 더 포함하고
    상기 적어도 하나의 표시부는 복수의 발광 모듈을 포함하며,
    상기 복수의 발광 모듈은 상기 촬상부를 둘러싸고 상기 촬상부의 상하 및 좌우에 배치되는 홍채 인식 카메라 시스템.
  6. 홍채의 광학정보를 수집하는 광학부;
    상기 광학부에서 획득된 홍채의 광학정보를 출력하는 촬상부;
    상기 촬상부에서 생성한 촬영 홍채 이미지의 상기 이미지 센서에서의 위치를 분석하는 연산부; 및
    상기 연산부에서 출력된 결과 값에 상응하여 상기 적어도 하나의 표시부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 광학부는,
    정을 굴절력을 갖는 제1 그룹; 및
    부의 굴절력을 갖는 제2 그룹;을 포함하며,
    상기 제1 그룹은 렌즈를 포함하지 않는 홍채 인식 카메라 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 그룹은 홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)인 홍채 인식 카메라 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학소자의 두께는 0.3mm이하인 홍채 인식 카메라 시스템.
  9. 렌즈모듈에 있어서,
    적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부;
    광축방향인 제1방향으로 상기 제1렌즈부와 대향되고 이격되어 구비되고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2렌즈부; 및
    상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 가변렌즈부
    를 포함하는 렌즈모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가변렌즈부는,
    상기 렌즈모듈의 초점거리의 역수인 디옵터(diopter)를 제어함으로써 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 렌즈모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가변렌즈부는,
    제1방향으로 이동하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 렌즈모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 가변렌즈부는,
    굴절율 변화렌즈를 적어도 하나 구비하고, 상기 굴절율 변화렌즈의 굴절율을 제어하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 렌즈모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 굴절율 변화렌즈는,
    전기신호를 인가받음에 따라 굴절율이 변화하는 것을 특징으로 하는 렌즈모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 굴절율 변화렌즈는,
    압전소자에 의해 굴절율이 제어되는 것을 특징으로 하는 렌즈모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 가변렌즈부는,
    상기 렌즈모듈의 온도변화에 따른 초점거리의 변화를 억제하는 렌즈모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가변렌즈부는,
    상기 렌즈모듈의 초점거리의 변화에 따른 배율의 변화를 억제하는 렌즈모듈.
  17. 제9항에 있어서,
    제1방향으로 보아 상기 제1렌즈부의 전방에 배치되고, 광이 입사하는 제1투광판을 더 포함하는 렌즈모듈.
  18. 렌즈모듈에 있어서,
    적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부;
    상기 제1렌즈부와 광축방향인 제1방향으로 대향되고 이격되어 구비되고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2렌즈부;
    상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈의 초점거리의 역수인 디옵터(diopter)를 제어함으로써 상기 렌즈모듈의 초점거리를 제어하는 가변렌즈부; 및
    상기 가변렌즈부의 디옵터를 제어하는 제어부
    를 포함하는 렌즈모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 렌즈모듈 및/또는 상기 렌즈모듈 주위의 온도를 측정하는 온도측정모듈;
    상기 가변렌즈부와 연결되고, 상기 가변렌즈부의 작동을 제어하여 상기 렌즈모듈의 디옵터를 제어하는 디옵터제어모듈; 및
    상기 온도측정모듈 및 상기 디옵터제어모듈과 연결되고, 상기 온도측정모듈로부터 온도에 관한 정보를 전송받으며, 상기 디옵터제어모듈에 제어신호를 전송하는 메인제어모듈
    을 포함하는 렌즈모듈.
  20. 제9항에 기재된 상기 렌즈모듈; 및
    이미지센서
    를 포함하고,
    상기 이미지센서는,
    입사광의 진행방향을 기준으로 제2렌즈부의 후방에 상기 제2렌즈부와 제1방향과 대향되고 이격되도록 배치되는 홍채 인식용 카메라모듈.
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